BRPI0719613A2

BRPI0719613A2 - "fuselagem de aeronave e aeronave"

Info

Publication number: BRPI0719613A2
Application number: BRPI0719613-0A
Authority: BR
Inventors: Bruno Saint-Jalmes; Jason Zaneboni; Mathieu Belleville
Original assignee: Airbus; Airbus France
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2013-12-10
Also published as: JP5302215B2; ATE524376T1; US8336823B2; CN101568467A; CN101568467B; RU2009128678A; EP2106363B1; ES2373472T3; FR2910434A1; JP2010514616A; EP2106363A2; CA2673443C; CA2673443A1; WO2008096073A2; WO2008096073A3; FR2910434B1; US20100032518A1; RU2481236C2

Description

"FUSELAGEM DE AERONAVE E AERONAVE".

A presente invenção refere-se a uma fuselagem de aeronave, especialmente de uma aeronave destinada ao transporte comercial de passageiros.

De maneira clássica, uma fuselagem de aeronave apresenta uma parte dianteira de forma aerodinamicamente arredondada, uma fuselagem central de forma global cilíndrica circular e uma parte traseira de forma global troncônica recebendo uma empenagem. A parte dianteira aloja a cabine de comando da aeronave. A parte central é destinada especialmente a receber uma cabine de passageiros e · um compartimento de bagagens. As asas da aeronave estão ligadas a esta parte central da fuselagem da aeronave. Os motores da aeronave são geralmente solidários às asas ou então montados na parte traseira da aeronave.

Para otimizar o espaço interno de uma aeronave, já é conhecido modificar a seção da parte central da fuselagem. Assim, por exemplo, o documento EP-I 413 513 propõe uma fuselagem de aeronave compreendendo uma primeira parte apresentando uma primeira dimensão segundo o eixo de guinada da aeronave e uma terceira parte de fuselagem apresentando uma terceira dimensão segundo o eixo e guinada da aeronave. A segunda dimensão da fuselagem segundo o eixo de guinada da aeronave é inferior à primeira dimensão correspondendo à primeira parte da fuselagem e à terceira dimensão ao longo do eixo de guinada correspondendo à terceira parte da fuselagem. Tal aeronave permite especialmente um perfil conforme a

lei das áreas.

A presente invenção tem por objetivo apresentar uma fuselagem de aeronave cjue permite realizar um ganho de espaço no interior da aeronave, apresentando características aerodinâmicas interessantes. A fuselagem apresentará de preferência uma seção vantajosa para resistir às restrições devidas à pressurização no interior da aeronave. A fuselagem também permitirá de preferência uma otimização em termos de arranjo interno, de centralização das massas e de aerodinâmica. Para tal, a presente invenção propõe então uma fuselagem de aeronave compreendendo uma parte dianteira com uma cabine de comando, uma parte central e uma parte traseira.

De acordo com a invenção, a parte central da fuselagem apresenta do lado da parte dianteira uma primeira zona cuja largura, medida segundo o eixo de arfagem, é crescente até uma largura máxima da frente para a traseira da aeronave, uma segunda zona cuja largura é decrescente e uma terceira zona para trás da segunda zona cuja largura é sensivelmente constante.

0 alargamento realizado na dianteira da fuselagem central da aeronave é interessante, pois permite em primeiro lugar aumentar o volume disponível dentro da aeronave para dispor poltronas, Esta forma alargada da fuselagem na dianteira também é aerodinamicamente favorável, pois permite aumentar a sustentação da aeronave.

De acordo com uma primeira forma de realização de uma fuselagem de acordo com a presente invenção, a segunda zona da parte central da fuselagem é unida diretamente à primeira zona da parte central da fuselagem. Também se pode prever, contudo, que, para alojar um maior número de passageiros na cabine da aeronave, a segunda zona da parte central da fuselagem seja separada da primeira zona da parte central da fuselagem por uma parte de fuselagem cuja largura corresponde sensivelmente á largura máxima da fuselagem.

Para permitir um embarque e um desembarque mais rápidos dos passageiros, propõe-se que a fuselagem apresente uma primeira porta destinada ao embarque dos passageiros atrás da segunda zona da fuselagem central ou à frente da terceira zona da fuselagem central. Evidentemente, uma segunda porta disposta simetricamente em relação ao plano axial longitudinal vertical da fuselagem também é prevista e a primeira porta mencionada acima é na realidade um par de portas. As asas são ligadas à fuselagem de preferência na altura da terceira zona da fuselagem central por razões aerodinâmicas.

Para favorecer, por um lado, o volume utilizável para os passageiros dentro da fuselagem e, por outro lado, aumentar a sustentação desta fuselagem, a seção transversal da fuselagem central apresenta vantajosamente uma forma arredondada achatada apresentando uma largura medida ao longo do eixo de arfagem superior à altura medida ao longo do eixo de guinada. Uma variante de realização preferida prevê que a seção transversal da fuselagem central apresente a forma de dois arcos de circulo de grande raio dispostos face a face e correspondendo à parte superior e à parte inferior da fuselagem central e ligados entre si, com uma zona de transição, por dois arcos de circulo de raio menor e correspondendo às paredes laterais da fuselagem central. Esta forma permite uma estrutura resistente sem, contudo, precisar reforçar muito a estrutura nem deixá-la muito pesada.

A altura da parte central da fuselagem, medida segundo o eixo de guinada, é de preferência sensivelmente constante de maneira a facilitar a fabricação desta fuselagem e seu arranjo interno.

Para melhor centralização das massas de uma aeronave com uma fuselagem de acordo com a invenção, os motores são vantajosamente dispostos para trás e unidos à parte traseira da fuselagem. Isto também permite uma cabine mais silenciosa durante o vôo.

Para o transporte de mercadorias, a parte traseira da fuselagem é, por exemplo, arranjada como compartimento de carga podendo receber dois contêineres de tipo LD3. A presente invenção também se refere a uma aeronave, caracterizada pelo fato de compreender uma fuselagem tal como descrita acima.

Detalhes e vantagens da presente invenção ressaltarão da descrição a seguir, em referência aos desenhos esquemáticos anexos, cujas figuras são relacionadas abaixo.

A figura 1 é uma vista em planta da parte dianteira de uma cabine de passageiros de uma aeronave com uma fuselagem de acordo com a invenção;

A figura 2 é uma vista correspondente à da figura 1 para um arranjo interno da cabine de passageiros diferente. A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma aeronave de acordo com a invenção;

As figuras 4 a 6 são respectivamente vistas frontal, superior e lateral da aeronave da figura 3;

As figuras 7 a 9 são vistas em perspectiva de variantes de realização de uma aeronave de acordo com a invenção nas quais os motores são sustentados pela parte traseira da fuselagem da aeronave;

A figura 10 é uma vista lateral da aeronave da figura 7; A figura 11 é uma vista lateral de uma configuração "clássica" de uma aeronave de acordo com a invenção; A figura 12 é uma vista em perspectiva de uma aeronave de acordo com a invenção apresentando as asas em posição superior.;

As figuras 13 a 15 são respectivamente vistas frontal, superior e lateral da aeronave da figura 12; A figura 16 é uma vista em corte longitudinal esquemático de uma aeronave de acordo com a invenção;

A figura 17 é uma vista em corte horizontal mostrando a configuração interna da aeronave da figura 16; A figura 18 é uma vista em corte transversal, em escala aumentada, da cabine de uma variante preferida de uma aeronave de acordo com a invenção; e

A figura 19 mostra a forma externa da fuselagem em corte transversal de uma forma de realização preferida correspondendo, por exemplo, às figuras 16 a 18 . Cada um dos desenhos se refere a uma aeronave que apresenta uma fuselagem associada a asas e motores. Em toda a descrição a seguir, os termos "dianteira" e "traseira" referem-se à aeronave e a seu sentido de deslocamento em vôo. As noções de posição relativas inferiores e superiores referem-se, por exemplo, à aeronave em vôo de cruzeiro ou pousada no solo. De maneira clássica, a fuselagem compreende três partes: uma parte dianteira 2, uma parte central 4 e uma parte traseira 6.

Na parte dianteira 2 da fuselagem encontra-se uma cabine de comando formando posto de pilotagem da aeronave. Este posto de pilotagem compreende especialmente todos os elementos de comando para a pilotagem da aeronave, telas de controle, meios de comunicação, por um lado internos da aeronave, e por outro lado externos, para comunicar com uma torre de controle ou ainda outras aeronaves, poltronas para pilotos, etc.

A parte central 4 da fuselagem encontra-se logo atrás da parte dianteira 2. Esta parte da fuselagem é especialmente destinada a receber passageiros, suas bagagens e eventualmente mercadorias. Para tal, a parte central 4 da fuselagem compreende especialmente uma cabine disposta sobre um piso de cabine 8 formando uma ponte (figuras 16 e 18).

A parte traseira 6 da fuselagem apresenta, por razões especialmente aerodinâmicas, uma forma lembrando um cone. Recebe de maneira clássica uma empenagem que varia de acordo com as formas de realização da aeronave de acordo com a invenção.

A presente invenção refere-se em primeiro lugar à parte central 4 da fuselagem. Esta compreende três zonas: uma primeira zona 10 à frente da parte central 4, uma segunda zona 12 disposta atrás da primeira zona 10 e finalmente uma terceira zona 14 atrás da parte central 4 da fuselagem.

Na figura 3 dos desenhos, representaram-se, para uma aeronave de acordo com a invenção, seus eixos de rolamento (eixo χ) , de arfagem (eixo y) e de guinada (eixo z). Ao longo da parte central 4, em uma forma de realização preferida da invenção, a altura desta (medida segundo o eixo de quinada) é constante (ou pelo menos sensivelmente constante), como ressalta especialmente das vistas laterais das variantes de realização de uma aeronave de acordo com a invenção. Contudo, não se sairia do quadro da invenção se a altura da parte central da fuselagem 4 variasse segundo o eixo longitudinal (eixo de rolamento). A primeira zona 10 da parte central 4 da fuselagem apresenta uma largura (medida segundo o eixo de arfagem) crescente segundo o eixo de rolamento, da frente para a traseira da aeronave. Nesta primeira zona 10, a largura da fuselagem da aeronave aumenta até um valor máximo. Em uma segunda zona 12 da parte central 4, a largura da fuselagem da aeronave diminui, a partir do valor máximo desta largura até um valor que corresponde à largura da terceira zona 14 que é sensivelmente constante. A segunda zona 12 pode ser, por exemplo, sensivelmente simétrica à primeira zona 10 em relação ao plano de corte transversal da parte central 4 de maior largura. Em uma variante de realização não representada nos desenhos, pode ser intercalada uma zona intermediária entre a primeira zona 10 e a segunda zona 12. Esta zona intermediária, de largura constante igual à largura máxima da parte central 4 da fuselagem é, por exemplo, prevista para realizar uma variante de aeronave alongada destinada a um maior número de passageiros.

As figuras 1 e 2 ilustram duas formas de realização de um arranjo interno da primeira zona 10 e da segunda zona 12 de uma aeronave de acordo com a invenção.

Nota-se que, graças à largura aumentada, um volume interno interessante pode ser utilizado na cabine da aeronave. Na variante de realização da figura 1, a cabine de aeronave é arranjada com uma única classe de conforto, por exemplo, uma classe econômica. Ao passo que, na terceira zona 14 e atrás da segunda zona 12, a configuração da cabine permite alinhar seis poltronas, na zona de maior largura da primeira zona 10 e da segunda zona 12, podem ser alinhadas sete poltronas. Esta forma alargada permite assim, no exemplo da figura 1, "ganhar" oito poltronas. Para uma companhia aérea, tal ganho é substancial.

Na variante de realização da figura 2, a cabine de aeronave é arranjada com duas classes de conforto, por exemplo, uma classe econômica (atrás) e uma classe executiva (na frente). A classe executiva está disposta na parte central 4 da fuselagem de maior largura. É então possível haver no compartimento de classe executiva tantas poltronas (seis) quantas no compartimento da classe econômica. Isto é totalmente original em uma aeronave. De fato, em todos os arranjos conhecidos de cabines de aeronaves de transporte civil de passageiros, com duas (ou três) classes de conforto, o número de poltronas dispostas na largura da aeronave diminui quando o conforto aumenta. Para uma companhia aérea, o ganho financeiro com uma aeronave de acordo com a invenção é evidente. Na variante da figura 2, o ganho em relação a uma aeronave apresentando uma parte central de fuselagem de largura constante, é de pelo menos seis poltronas de classe executiva.

As asas da aeronave estão ligadas a esta parte central 4 da fuselagem da aeronave na altura da terceira zona 14. Pode se tratar de asas 16 em posição inferior como representado, por exemplo, nas formas de realização das figuras 3 a 11 ou então de asas 18 em posição superior como representado, por exemplo, nas formas de realização das figuras 12 a 15.

De preferência, as asas são ligadas à terceira zona 16 da parte central 4, à distância da segunda zona 12. Portanto, existe um trecho 20 da fuselagem de largura constante entre a segunda zona 12 e as asas. Este trecho "reto" pode ser vantajosamente utilizado para receber uma porta 22. Pode se tratar da porta de embarque da aeronave. Esta porta 22 não se encontra então na dianteira da cabine destinada a receber os passageiros. Assim, quando os passageiros embarcam na aeronave pela porta 22, de acordo com a poltrona que lhes foi atribuída, os passageiros seguirão pela esquerda ou pela direita na cabine. Isto permite aumentar sensivelmente a rapidez do embarque dos passageiros na aeronave. Esta porta de embarque 22 também pode se encontrar na altura da segunda zona 12 ou na altura da junção entre a segunda zona 12 e a terceira zona 14. Um embarque "clássico" também pode ser considerado e é, por exemplo, sugerido nas figuras 1, 2, 11 e 12 a 15. No caso de uma fuselagem alongada, na qual, como mencionado acima, uma zona intermediária é disposta entre a primeira zona 10 e a segunda zona 12, o embarque também pode ser considerado a partir desta zona intermediária.

A presente invenção é particularmente bem adaptada para aeronaves com motores na traseira. Estes motores são então sustentados pela fuselagem traseira 6 da aeronave. De fato, devido à largura aumentada da fuselagem na altura da primeira zona 10 e da segunda zona 12, cria-se um "desequilíbrio" para a frente da aeronave. 0 fato de dispor os motores na traseira da aeronave permite restabelecer o equilíbrio. Esta distribuição das massas é até vantajosa para a aeronave em relação a uma distribuição clássica que também pode ser adotada para uma aeronave de acordo com a invenção como o ilustram as figuras 10 a 15. Nestas formas de realização, os motores estão dispostos sob as asas. A posição dos motores, além do equilíbrio interessante das massas da aeronave, também apresenta a vantagem de ser mais confortável para os passageiros. A cabine da aeronave é então mais silenciosa que com motores em posição central, principalmente para os passageiros sentados atrás dos motores.

Estes motores podem ser reatores (figuras 11 a 15), porém uma variante da aeronave com motores com turbinas a hélices, conhecidos pelo nome inglês "propfan", permitem limitar o consumo da aeronave com desempenhos ligeiramente menores que os obtidos com reatores (figuras 3 a 8 e 10).

Em uma variante de realização dos desenhos, os motores são unidos à empenagem da aeronave (figuras 3-6) . Nas formas de realização das figuras 7 a 10, os motores são unidos diretamente sobre a parte traseira 6 da fuselagem. As formas de realização das figuras 7 a 11 consideram uma disposição clássica dos motores, unidos sob as asas.

As figuras 16 e 19 ilustram uma forma de realização preferida de uma seção transversal da parte central 4 da fuselagem de uma aeronave de acordo com a invenção. Em referência à forma circular clássica de uma seção transversal de fuselagem de aeronave, a forma da seção proposta aqui é achatada em cima e em baixo de maneira a apresentar uma largura maior que a altura. Esta forma permite, no interior da aeronave, privilegiar o espaço interno da cabine destinada a receber os passageiros. No exterior da aeronave, esta forma é vantajosa, pois é mais favorável no plano aerodinâmico que uma forma cilíndrica de seção circular.

Para que a estrutura seja resistente sem apresentar muitos reforços que deixariam a aeronave pesada e limitariam o espaço aproveitável no interior da mesma, a forma externa da seção transversal da fuselagem da aeronave na altura de sua parte central que é proposta aqui é uma sucessão de arcos de círculos unidos entre eles.

Na figura 19, representaram-se quatro centros de curvatura correspondendo a quatro arcos de círculo definindo a forma de uma seção transversal da parte central da fuselagem da aeronave. 0 centro superior 24 representado nesta figura 19 é o centro do arco de círculo correspondendo à face inferior da parte central 4. Esta face inferior apresenta um raio de curvatura R. Nesta figura, o centro inferior 26 corresponde ao centro do arco de circulo correspondendo à face superior da parte central 4 da aeronave. Este arco de circulo apresenta o mesmo raio de curvatura R.

Ainda na figura 19, o centro 28 representado à esquerda é o centro de curvatura do arco de circulo correspondendo à face lateral esquerda da parte central 4 da aeronave. Este arco de circulo apresenta o mesmo raio de curvatura r, sendo r inferior a R. Por simetria da parte central 4 da fuselagem da aeronave, o quarto centro 30 representado à direita na figura 19 corresponde ao centro de curvatura da face lateral direita da fuselagem da aeronave e o arco de circulo correspondente apresenta o mesmo raio de curvatura r.

Como se nota especialmente nas figuras 16 e 17, a forma achatada da parte central 4 da fuselagem tal como descrita acima favorece o volume disponível na cabine destinada a receber passageiros em detrimento do espaço disponível em compartimento de carga. O espaço disponível no compartimento de carga é suficiente para conter as bagagens dos passageiros que viajam na cabine da aeronave. Contudo, é preferível também poder transportar contêineres 32 padrão.

A forma de realização das figuras 16 a 18 propõe dimensionar atrás da parte central 4, ou na junção entre a parte central 4 e a parte traseira 6 da fuselagem, ou ainda à frente da parte traseira 6, um espaço de armazenamento suficiente para receber, por exemplo, dois contêineres 32 de tipo LD3. A aeronave também pode então transportar cargas além dos passageiros que viajam no interior da aeronave. Isto é evidentemente vantajoso para a exploração comercial da aeronave.

A fuselagem de aeronave apresentada acima oferece assim várias vantagens em relação a uma fuselagem clássica de aeronave. No interior, a fuselagem proposta permite um ganho de espaço primeiramente graças à forma particular da dianteira da parte central da fuselagem e também graças à forma dada à seção transversal desta parte central. Esta forma permite, além disso, melhorar o desempenho aerodinâmico da aeronave.

Uma fuselagem de acordo com a presente invenção também permite uma boa centralização das massas da aeronave. Na forma de realização preferida com motores na traseira, o equilíbrio das massas na aeronave é muito interessante. Esta posição dos motores na traseira também permite aumentar o conforto dos passageiros, pois o ruído dos motores é menos perceptível na cabine da aeronave.

A fuselagem proposta também é otimizada para permitir um embarque e um desembarque mais rápido dos passageiros. Finalmente, como ressalta dos exemplos de diversas formas de realização consideradas e representadas nos desenhos, uma fuselagem de acordo com a invenção permite realizar aviões com variantes muito variadas como, por exemplo, no que se refere ao posicionamento das asas e dos motores. É preciso notar aqui que os exemplos dados e as variantes representadas nos desenhos não são exaustivos. Como também mencionado, a fuselagem pode ser aumentada, de preferência entre a primeira zona 10 da parte central 4 da fuselagem e a segunda zona 12 desta parte central para receber mais passageiros.

A presente invenção não se limita às formas de realização descritas e representadas a título de exemplos não limitativos. Ela se refere, ao contrário, a todas as variantes de realização ao alcance do técnico do assunto no quadro das reivindicações abaixo.

Claims

1. Fuselagem de aeronave, compreendendo uma parte dianteira (2) com uma cabine de comando, uma parte central (4) e uma parte traseira (6), caracterizada pelo fato de a parte central (4) da fuselagem apresentar do lado da parte dianteira (2) uma primeira zona (10) cuja largura, medida segundo o eixo de arfagem, é crescente até uma largura máxima da frente para a traseira da aeronave, uma segunda zona (12) cuja largura é decrescente e uma terceira zona (14) para trás da segunda zona (12) cuja largura é sensivelmente constante.

2. Fuselagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a segunda zona (12) da parte central (4) da fuselagem ser unida diretamente à primeira zona (10) da parte central (4) da fuselagem.

3. Fuselagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a segunda zona (12) da parte central (4) da fuselagem ser separada da primeira zona (10) da parte central (4) da fuselagem por uma parte de fuselagem cuja largura corresponde sensivelmente à largura máxima da fuselagem.

4. Fuselagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracteri zada pelo fato de a fuselagem apresentar uma primeira porta (22) destinada ao embarque dos passageiros atrás da segunda zona (12) da parte central (4) da fuselagem central ou à frente da terceira zona (14) da parte central (4) da fuselagem.

5. Fuselagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de as asas (16, 18) serem unidas à fuselagem na altura da terceira zona (14) da parte central (4) da fuselagem.

6. Fuselagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de a seção transversal da fuselagem central (4) apresentar uma forma arredondada achatada apresentando uma largura medida ao longo do eixo de arfagem superior à altura medida ao longo do eixo de guinada.

7. Fuselagem, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de a seção transversal da parte central (4) da fuselagem apresentar a forma de dois arcos de circulo de grande raio dispostos face a face, correspondendo à parte superior e à parte inferior da fuselagem central e ligados entre si, com uma zona de transição, por dois arcos de circulo de raio menor e correspondendo às paredes laterais (4) da fuselagem central.

8 . Fuselagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracter i ζ a da pelo fato de a altura da parte central (4) da fuselagem medida segundo o eixo de guinada ser sensivelmente constante.

9. Fuselagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de os motores estarem dispostos na traseira e serem unidos à parte traseira (6) da fuselagem.

10. Aeronave, caracteri ζada pelo fato de compreender uma fuselagem conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.