BRPI0707010A2 - aeronave com impacto ambiental reduzido - Google Patents
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Abstract
AERONAVE COM IMPACTO AMBIENTAL REDUZIDO. Aeronave com impacto ambiental reduzido. Segundo a invenção, a mencionada aeronave compreende pelo menos um motor (10) a pelo menos uma hélice (12, 13) montado, na parte traseira, sobre o dorso da mencionada aeronave com a, ou as, hélice(s) disposta(s) em alinhamento vertical com a parte traseira (2R) da estrutura formando barreira anti-ruído, e a extremidade traseira (16) da zona de explosão (14) se encontra diante da parte central (8C) da caixa de empenagem (8).
Description
"AERONAVE COM IMPACTO AMBIENTAL REDUZIDO".Campo da invenção
A presente invenção refere-se a uma aeronave com impactoambiental reduzido.
Na demanda de patente francesa n° 05 11176, colocada no 3de novembro de 2005 a nome da demandante, tem-se descritouma aeronave de pouco consumo de combustível e poucopoluidora, cuja emissão de ruído para o solo,particularmente na decolagem e aterrissagem, e fraca. umâtal aeronave compreende pelo menos um motor a hélice(s),de preferência sem carenagem, montado na parte traseirada aeronave, sobre o dorso da mesma, com seu eixo pelomenos sensivelmente paralelo ao eixo longitudinal damencionada aeronave. Um motor tal pode ser, por exemplo,um turbomotor com hélice única ou bem um motor "propfan"com hélices contra-rotativas. Além disso, a estrutura damencionada aeronave, cuja parte traseira compreende umaempenagem horizontal e duas empenagens verticaisrespectivamente dispostas nas extremidades da mencionadaempenagem horizontal, é tal que a mencionada partetraseira forma barreira para o sonido engendrado parabaixo e para os lados pelo mencionado motor, a mencionadaou as mencionadas hélices sendo dispostas em alinhamentovertical com a mencionada parte traseira.
Uma tal barreira anti-ruído, formada pela mencionadaparte traseira da estrutura , é particularmente eficazvisto que o ruído de uma hélice é muito direcionado, omáximo do ruído sendo percebido na vizinhança do plano dahélice e o ruído diminuindo fortemente quando sedistanciando desse plano.
Por outro lado, nessa aeronave, a mencionada (ou asmencionadas) hélice(s) é(são) de preferência dispostas(s)na parte traseira do mencionado motor e é(são) apta(s)para exercer um impulso sobre a mencionada aeronave.
Assim, a hélice, ou as, hélices se encontra (m) em umaposição de secção reduzida da fuselagem da aeronave, oque arranja mais lugar para sua instalação. Ademais, a(ou as) hélice(s) é(são) assim afastada(s) da cabine dospassageiros, o que é benéfico para o conforto destesúltimos.
Assim, de tais disposições, poderia resultar que em casode ruptura não contida de uma parte giratória da (ou das)turbo-máquina (s) e/ou ruptura de uma parte da (ou das)hélice(s), fragmentos das mesmas danifiquem, ou mesmodestruam, a empenagem horizontal (e especialmente a caixada empenagem que a suporta e que se encontra na partetraseira da estrutura do avião), assim como as empenagensverticais, acarretando a perda da aeronave.Naturalmente, para remediar um inconveniente tal, pode-seconsiderar dobrar, reforçar e/ou proteger a estrutura damencionada parte traseira da estrutura do avião, porémtais medidas aumentariam a massa e os custos da aeronave,tudo degradando os desempenhos.
Portanto, o objetivo da presente invenção é o deaperfeiçoar a aeronave descrita acima, com custosmenores, sem aumento da massa e sem diminuição daeficácia da barreira anti-ruído que forma a partetraseira dé sua estrutura.
Com esse fim, segundo a invenção, a aeronave com impactoambiental reduzido, apresentando um eixo longitudinal ecompreendendo:
- pelo menos um motor que compreende pelo menos umahélice, disposta na parte traseira do mencionado motor eapta para exercer um impulso sobre a aeronave, e que émontado na parte traseira da aeronave, sobre o dorso domesmo, o eixo do mencionado motor sendo pelo menossensivelmente paralelo ao mencionado eixo longitudinal daaeronave, o mencionado motor e a mencionada hélice sendotais que, em caso de explosão, seus fragmentos seguiriamtrajetórias compreendidas em uma zona de explosãocentrada no mencionado eixo do motor e delimitadas,transversalmente a esse último eixo, por uma extremidadedianteira e uma extremidade traseira; e
- uma estrutura, cuja parte traseira compreende umaempenagem horizontal e duas empenagens verticais,respectivamente dispostas nas extremidades da mencionadaempenagem horizontal, a mencionada parte traseira daestrutura compreendendo uma caixa de empenagem suportandoa mencionada empenagem horizontal e a mencionada hélicesendo disposta em alinhamento vertical com a mencionadaparte traseira da estrutura de forma que a mesma formauma barreira anti-ruído pelo menos para o ruídoengendrado para baixo do mencionado motor,é notável pelo fato de que:
-o mencionado motor é montado na parte traseira daestrutura, de forma que a mencionada extremidade traseirada zona de explosão se encontra diante da parte centralda mencionada caixa de empenagem; e
- a mencionada empenagem horizontal se apresenta emflecha negativa.
Desta forma, graças à presente invenção, avança-se o ouos motores na mencionada parte traseira da estrutura deforma que, em caso de explosão, seus fragmentos e aquelesda ou das hélices não possam deteriorar de maneiraexcessiva as funcionalidades da empenagem horizontal edas empenagens verticais. Além disso, a barreira anti-ruído formada por essa parte traseira da estrutura nãosofre diminuição de desempenho devido ao avanço do ou dosmotores, posto que a empenagem horizontal é mantidadirecionada para a frente graças à sua flecha negativa, oque, por outro lado, faz avançar as empenagens verticais.No que concerne à barreira anti-ruído, o avanço do ou dosmotores é, portanto, compensado pela orientação parafrente da empenagem horizontal, cuja zona de junção podeser disposta no mesmo lugar que aquela da empenagemhorizontal da aeronave anterior, descrita acima.Claramente, naquela aeronave anterior, assim como naaeronave da presente invenção, cada motor é montado sobreo dorso pelo intermédio de um sistema de fixação, porexemplo, do tipo mastro ou análogo.
Segundo uma outra particularidade importante da presenteinvenção, um sistema tal de fixação é igualmente dispostodiante da parte central da mencionada caixa de empenagem.Assim, a mencionada caixa de empenagem é totalmenteindependente do mencionado sistema de fixação, de modoque a mencionada empenagem horizontal pode ser do tiporegulável na inclinação, chamada geralmente de PHR (PlanHorizontal Reglable) ou THS (Trimmable HorizontalStabilizer).
Em um modo de concretização vantajoso da presenteinvenção, a mencionada parte traseira da estrutura e amencionada flecha negativa são previstas para fazerbarreira, de um e outro lado do plano da ou das hélices,para a totalidade da parte do ruído tendo uma intensidadesonora superior a uma fração pré-determinada daintensidade máxima emitida pelo mencionado motor. Porexemplo, a intensidade sonora mascarada pela mencionadaparte traseira da estrutura, de um e de outro lado domencionado plano, é igual a pelo menos, aproximadamente,-5dB em relação à mencionada intensidade máxima.
Uma tal parte de ruído forma, de modo conhecido, uma zonade ruído centrada no eixo do motor e delimitada,transversalmente a esse eixo, por uma extremidadedianteira e uma extremidade traseira. Portanto, évantajoso que a borda de ataque em forma de flechanegativa da mencionada empenagem horizontal siga pelomenos aproximadamente a mencionada extremidade dianteirada mencionada zona de ruído. Assim, é possível maximizaro potencial de mascaramento do ruído para uma dadaposição relativa do motor a hélice(s) em relação à zonade junção da empenagem horizontal em flecha negativa.
A experiência tem mostrado que as flechas negativas damencionada empenagem horizontal e da mencionada borda deataque poderiam ser vantajosamente da ordem de vinte e dequinze graus, respectivamente.
Claramente, a aeronave conforme a presente invenção podeser monomotora e não compreender mais do que um só motora hélice montado na parte traseira da forma descritaacima. Porém, além desse último motor, ela podecompreender ademais pelo menos dois turbomotores situadossimetricamente nas assas da mencionada aeronave. Umarranjo assim é vantajoso no sentido de que o motortraseiro a hélice(s), pouco consumidor de combustível epouco barulhento devido à máscara anti-ruído formada pelaparte traseira da estrutura, permite reduzir a potência(e, portanto, o ruído e o consumo de combustível) dosturbomotores das assas.
Entretanto, em um modo de concretização preferido daaeronave, conforme a presente invenção, dois motores ahélice(s) são previstos, dispostos de um e outro lado naparte traseira da aeronave, com seus eixos paralelos.
Descrição das figuras
As figuras do desenho anexadas farão com que secompreenda bem como a invenção pode ser concretizada.Nessas Figuras, as referências idênticas identificam oselementos semelhantes.
As Figuras 1 e 2 ilustram, esquematicamente, um primeiromodo de concretização da aeronave conforme a presenteinvenção, respectivamente em uma vista lateral e em umavista frontal;
A Figura 3 é uma vista de cima esquemática, em escalamaior, da parte traseira da aeronave das Figuras 1 e 2;
As Figuras 4 e 5 são as vistas de cima esquemáticascorrespondentes à Figura 3 e ilustrando, respectivamente,a proteção da empenagem contra uma explosão do motor oudas hélices e o mascaramento do ruído do motor a hélices;
As Figuras 6 e 7 ilustram esquematicamente um modo deconcretização preferido da aeronave conforme a presenteinvenção, respectivamente, em uma vista frontal e em umavista parcial ampliada de cima.
Descrição da invenção
O avião comercial 1, conforme a invenção e representadoesquematicamente nas Figuras de 1 a 3, apresenta um eixolongitudinal X-X e compreende uma estrutura 2, que éconstituída de uma fuselagem 3, das assas 4, de umaempenagem horizontal 5 e de duas empenagens verticais 6.Cada uma das assas 4 carrega um turbomotor 7 e asempenagens verticais 6 são dispostas nas extremidades daempenagem horizontal 5.
Esta empenagem horizontal 5 é do tipo PHR (ou THS) cominclinação variável e é suportada por uma caixa deempenagem 8, cuja parte central 8C é alojada no interiorda parte traseira 3R da fuselagem 3. Ademais, a empenagemhorizontal 5 apresenta uma flecha negativa no valor de(pe . Do mesmo modo, a borda de ataque 9 da empenagemhorizontal 5 apresenta uma flecha negativa de valor cpb .Na parte traseira 2R da estrutura 2 - parte traseira 2Rque compreende a parte traseira 3R da fuselagem 3, aempenagem horizontal 5 e as empenagens verticais 6 - émontado um motor a hélice 10, disposto sobre o dorso damencionada parte traseira 3R da fuselagem 3 com seu eixoL-L paralelo ao eixo longitudinal X-X do avião 1 edisposto em um mesmo plano vertical. 0 motor 10 é portadopor um pilar 11 ou análogo disposto diante da partetraseira central 8C da caixa de empenagem 8. Em suatraseira, o motor 10 compreende duas hélices contra-rotativas 12 e 13, sem carenagem, dispostas emalinhamento vertical com a mencionada empenagemhorizontal 5.
Se, com motor 10 funcionando e as hélices 12 e 13girando, ocorresse uma explosão, os fragmentos domencionado motor e/ou das hélices seguiriam astrajetórias compreendidas em uma zona de explosão 14centrada no eixo L-L do mencionado motor e delimitada,transversalmente ao mencionado eixo, por uma extremidadedianteira 15 e uma extremidade traseira 16 (ver Figura4) .
Como mostrado na figura 4, o motor 10 é montado na partetraseira 2R da estrutura 2, de forma que a mencionadaextremidade traseira 16 da zona de explosão 14 seencontra diante da parte central 8C da caixa de empenagem8 .Dessa forma, em caso de explosão do motor 10 e/ou dashélices 12, 13, a caixa de empenagem não seria totalmentedanificada, somente uma parte das empenagens 5 e 6 correo risco de ser danificada.
Além disso, em funcionamento, cada uma das mencionadashélices 12 e 13 engendra um ruído cuja intensidade sonoraé máxima na vizinhança de seu plano e que decrescerapidamente quando se afasta ao longo do eixo L-L. Nopresente caso, as hélices 12 e 13 engendram, em torno dosmencionados eixos L-L, um ruído global cuja intensidadesonora máxima é uma superfície sensivelmente planapassando entre as hélices 12 e 13. Na Figura 5, tem-serepresentada uma zona de ruído 17 centrada no eixo L-L domotor 10 e delimitada, transversalmente a este últimoeixo, por uma extremidade dianteira 18 e por umaextremidade traseira 19, a intensidade sonora em essazona de ruído 17 sendo, por exemplo, igual a -5dB emrelação à intensidade sonora máxima (ver Figura 5).Como pode ser observado na Figura 5, a disposiçãorelativa das hélices 12, 13, da empenagem horizontal 5 edas empenagens verticais 6 é tal que, na vizinhança domencionado motor 10, a mencionada zona de ruído 17 seencontra no interior do canal formado pelas mencionadasempenagens horizontal 5 e verticais 6. No arranjorepresentado na Figura 5, a borda de ataque 9 daempenagem horizontal 5 se encontra pelo menosaproximadamente na extremidade dianteira 18 da zona deruído 17.
Assim, o ruído emitido pelo motor 10 é mascarado, parabaixo, pela empenagem horizontal 5 e, parcialmentelateralmente, pelas empenagens verticais 6.Em conseqüência, no momento de decolagens e deaterrissagens, o ruído emitido pelo motor 10 do avião 1em direção ao solo é fortemente reduzido, uma vezmascarado pela empenagem horizontal 5 e, parcialmente,pelas empenagens verticais 6.
Notar-se-á que, em relação a um avião bi-turbomotor usualdos mesmos desempenhos, o avião 1 pode utilizar osturbomotores 7 menos potentes (e, portanto, menosbarulhentos) devido à presença do motor 10 na partetraseira. Globalmente, o avião 1 pode então ser menosbarulhento e consumir menos combustível que um tal aviãobi-turbomotor.
0 avião comercial 21, conforme a presente invenção erepresentado esquematicamente nas figuras 6 e 7,apresenta igualmente um eixo longitudinal X-X ecompreende uma estrutura 22, constituída de uma fuselagem23, das assas 24, de uma empenagem horizontal 2 5 e deduas empenagens verticais 26 dispostas nas extremidadesda empenagem horizontal 25. Nenhum turbomotor é carregadopelas assas 24.
Exatamente como a empenagem horizontal 5, a empenagemhorizontal 25 é do tipo PHR (THS) e é suportada por umacaixa de empenagem 28, cuja parte central 2 8C é alojadano interior da parte traseira 23R da fuselagem 23. Aempenagem horizontal 2 5 e sua borda de ataque 29apresentam as respectivas flechas negativas 0e e φb.
Na parte traseira 22R da estrutura 22 - parte traseira22R que compreende a parte traseira 23R da fuselagem 23,a empenagem horizontal 25 e as empenagens verticais 26 -são montados sistematicamente dois motores a hélices 10Ge 10D, dispostos de um e outro lado sobre o dorso damencionada parte traseira 23R da fuselagem 23 com seuseixos L-L paralelos ao eixo longitudinal X-X do avião 21.
Os motores IOG e 10D são portados respectivamente pelospilares IlG e IlD ou análogos dispostos diante da partetraseira central 28C da caixa de empenagem 28. Do ladotraseiro, os motores IOG e 10D compreendem duas hélicescontra-rotativas 32 e 33, sem carenagem, dispostas emalinhamento vertical com a mencionada empenagemhorizontal 25.
De forma semelhante àquela descrita acima a respeito doavião 1:
- os motores IOG e 10D são montados na parte traseira 22Rda estrutura 22 de forma que, a extremidade traseira 36da zona de explosão global 34 levando em consideraçãoesses dois motores se encontra diante da parte central28C (exatamente como a extremidade traseira 16 da zona deexplosão 14 se encontra diante da parte central 8C dacaixa de empenagem 8);
a parte traseira 22R da estrutura 22 e a flechanegativa </>e da empenagem horizontal 2 5 são previstas parafazer barreira, de um e outro lado do plano das hélices32, 33, para a totalidade da parte do ruído global dosmotores IOG e IOD tendo uma intensidade sonora superior auma fração pré-determinada da intensidade máxima emitidapelos mencionados motores;
-a intensidade sonora mascarada pela mencionada partetraseira da estrutura, de um e outro lado do plano dashélices, é igual a pelo menos aproximadamente -5dB emrelação à intensidade máxima; e
-a borda de ataque em flecha negativa 2 9 da mencionadaempenagem horizontal 25 segue, pelo menosaproximadamente, a mencionada extremidade dianteira dazona de ruído global dos motores IOG e 10D.Especialmente no exemplo de concretização das Figuras 6 e7, provou-se ser vantajoso que a flecha 0e da empenagemhorizontal 2 5 seja da ordem de 2 0 graus, enquanto aflecha 0b da borda de ataque 29 seria da ordem de 15graus.
Claims (10)
1. Aeronave com impacto ambiental reduzido, apresentandoum eixo longitudinal (X-X) e compreendendo:- pelo menos um motor (10; 10G, 10D) o qual compreendepelo menos uma hélice (12, 13; 32, 33) a qual é dispostana parte de trás do mencionado motor e apta para exercerum impulso sobre a mencionada aeronave, e qual é montadona parte de trás da mencionada aeronave, sobre o dorso damesma, o eixo (L-L) do mencionado motor sendo pelo menossensivelmente paralelo ao mencionado eixo longitudinal(X-X) da aeronave, o mencionado motor e a mencionadahélice sendo de tal modo que, em caso de explosão, seusfragmentos seguiriam trajetórias compreendidas em umazona de explosão (14), centrada no mencionado eixo (L-L)do motor e delimitada, transversalmente a esse últimoeixo (L-L) , por uma extremidade dianteira (15) e por umaextremidade traseira (16); e- uma estrutura (2; 22), cuja parte traseira (2R; 22R)compreende uma empenagem horizontal (5; 25) e duasempenagens verticais (6; 26), respectivamente, dispostasnas extremidades da mencionada empenagem horizontal, amencionada parte traseira da estrutura compreendendo umacaixa de empenagem (8; 28) suportando a mencionadaempenagem horizontal e a mencionada hélice sendo dispostaem alinhamento vertical com a mencionada parte traseirada estrutura de forma que, a mesma forma uma barreiraanti-ruído pelo menos para o ruído engendrado para baixodo mencionado motor,caracterizada pelo fato de que:- o mencionado motor (10; 10G; 10D) é montado na partetraseira (2R; 22R) da estrutura, de forma que amencionada extremidade traseira (16; 36) da zona deexplosão (14; 34) se encontra diante da parte central(8C; 28C) da mencionada caixa de empenagem (8; 28); e- a mencionada empenagem horizontal (5; 25) apresenta umaflecha negativa (</>e).
2. Aeronave, de acordo com a reivindicação - 1,caracterizada pelo fato de o sistema de fixação (11; 11G,-11D) do motor na mencionada parte traseira da estruturaser igualmente disposto diante da parte central (8C, 28C)da mencionada caixa de empenagem (8; 28) .
3. Aeronave, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de a mencionada empenagemhorizontal (5; 25) em flecha negativa ser regulável eminclinação.
4. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de aparte traseira da estrutura e da mencionada flechanegativa da empenagem horizontal serem previstas parafazer barreira, de um e outro lado do plano da hélice,para a totalidade da parte do ruído tendo uma intensidadesonora superior a uma fração pré-determinada daintensidade máxima emitida pelo mencionado motor.
5. Aeronave, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de a intensidade sonora mascaradapela mencionada parte traseira da estrutura, de um eoutro lado do plano da hélice, ser igual à pelo menosaproximadamente -5dB em relação à mencionada intensidadesonora máxima.
6. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4 ou 5, na qual a mencionada parte doruído, forma uma zona de ruído (17) centrada nomencionado eixo (L-L) do mencionado motor e delimitada,transversalmente a esse eixo (L-L) , por uma extremidadedianteira (18) e uma extremidade traseira (19) ,caracterizada pelo fato da borda de ataque em flechanegativa (9; 2 9) da mencionada empenagem horizontalseguir pelo menos aproximadamente a mencionadaextremidade dianteira (18) da mencionada zona de ruído(17) .
7. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de aflecha inversa (φβ) da mencionada empenagem horizontalser de vinte graus.
8. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 6 ou 7, caracterizada pelo fato da flechanegativa (0b) da mencionada borda de ataque (9; 29) daempenagem horizontal ser de quinze graus.
9. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato decompreender um único motor a hélice(s) (10) montado naparte traseira e pelo menos dois turbomotores (7)montados simetricamente pelas asas (4) da mencionadaaeronave.
10. Aeronave, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato decompreender dois motores a hélice(s) (10G, 10D) montadosna parte traseira da aeronave, sobre o dorso da mesma edispostos um ao lado do outro, com seus eixos paralelos.
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