ES2261290T3 - Dispositivo para la atenuacion del ruido en las alas de aviones. - Google Patents
Dispositivo para la atenuacion del ruido en las alas de aviones.Info
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Abstract
Superficie de mando con generadores de turbulencias para la atenuación del ruido en alas de aviones, en particular en flaps unidos de forma articulada a la superficie portante o extendidos, con generadores (1) de turbulencias dispuestos en una superficie (10) de perfil de esta superficie de mando solicitada desde el punto de vista aerodinámico, caracterizada porque los generadores (1) de turbulencias, que se extienden por al menos una sección de la profundidad (20) de perfil de la superficie de mando, están realizados con varios elementos (31) alargados, que están configurados de manera flexible y dispuestos en forma de cepillo o bien están configurados de manera rígida y dispuestos en forma de peine, que están dispuestos en una superficie (10) de perfil interior y/o exterior, que está situada respectivamente de forma oblicua respecto a la superficie de mando en la parte extrema de la misma y que está limitada por un canto (11b, 11a) lateral superior e inferior, dispuesta dentro de éstos oen la parte del borde del canto, que además están posicionados en ángulo respecto a la dirección longitudinal de la superficie de mando y distanciándose de ésta, para extraer por medio de la descomposición en varias turbulencias pequeñas la energía de turbulencia de un sistema de turbulencias que se forma inevitablemente durante la fase de despegue o de aterrizaje del avión, sin reducir el efecto de sustentación de la superficie de mando.
Description
Dispositivo para la atenuación del ruido en las
alas de aviones.
La invención se refiere a una superficie de
mando con generadores de turbulencias para la atenuación del ruido
en alas de aviones, por ejemplo, en alerones hipersustentadores o
slats.
El ruido de los aviones durante el vuelo se
produce en un grado nada insignificante debido al flujo de aire en
el contorno exterior del avión. Esta parte de ruido tiene, durante
la maniobra de aterrizaje, un efecto particularmente perturbador
sobre el entorno, ya que, debido a los alerones hipersustentadores
extendidos se generan fuentes adicionales de ruido en el avión y el
ruido se produce además en una altitud de vuelo reducida.
Según el estado de la técnica se conocen
estabilizadores de flujo en la forma de winglets, cuyo efecto
reductor del ruido es, sin embargo, muy reducido.
Además, por el documento
US-A-5.253.828, se conoce un
dispositivo con generadores de turbulencias que están posicionados
en los cantos finales delanteros de un elemento principal del ala de
un avión. Los generadores de turbulencias están formados por varios
elementos alargados, que se usan como elementos guía y sobresalen
del ala. Con esta medida se persigue la finalidad de aumentar la
sustentación máxima de un ala, extendiéndose tales generadores de
turbulencias, que están previstos en una superficie de perfil de una
superficie de mando, por al menos una sección de la profundidad del
perfil del alerón hipersustentador y colocándose en el extradós y en
el lado de presión de la superficie de mando, generando, además de
la turbulencia marginal, adicionalmente varias turbulencias
longitudinales. Estas turbulencias longitudinales aumentarán la
energía aerodinámica en la capa límite, por lo que el proceso de
separación se desplaza corriente abajo. De este modo se aumenta una
sustentación máxima.
Este dispositivo con tales generadores de
turbulencias no servirá principalmente para la atenuación del ruido,
aunque es posible que un experto se pregunte si mediante tal proceso
descrito con tales medidas consideradas también se podría conseguir,
dado el caso, una atenuación del ruido, aunque no estuviera
expresamente indicado por escrito.
No obstante, la puesta en práctica de un efecto
atenuador del ruido con tal generador de turbulencias posicionado de
esa forma parece dudosa, ya que éstos se colocan en un flujo muy
acelerado en la hendidura formada entre un slat y un ala
principal.
Si se tiene en cuenta que el flujo de la
hendidura reaccionará de una forma altamente sensible ante las
perturbaciones, y que un experto generalmente sabe que los soportes
de los slats, que sobresalen de forma similar hacia ese flujo, harán
una contribución importante a la emisión de ruido del slat, entonces
se puede concluir que los generadores de turbulencias, que se
disponen en esa zona de un ala, darán lugar con bastante seguridad a
un incremento del ruido de vuelo.
En consecuencia, la invención tiene como
objetivo disponer una superficie de mando con generadores de
turbulencias, con la que se reduzca de forma eficaz el ruido de los
aviones debido a las superficies de mando extendidas.
Este objetivo se logra mediante las medidas
indicadas en la reivindicación 1. En las demás reivindicaciones
subordinadas se indican configuraciones adecuadas de estas
medidas.
En una forma de realización preferente de la
invención, en la superficie extrema de perfil interior y/o exterior
de tal superficie de mando y, en particular, en un flap, se prevén
unos generadores de turbulencias que influyen en el sistema de
turbulencias que se genera en el vuelo, que está formado por una
turbulencia relativamente grande, la turbulencia principal, que se
extiende a lo largo de la hendidura entre el ala y las superficies
de mando. Debido a los generadores de turbulencias se forma un
número elevado de turbulencias pequeñas que extraen energía de la
turbulencia principal sin reducir demasiado el efecto de la
superficie de mando o del efecto de sustentación del alerón
hipersustentador.
El ruido emitido al campo acústico lejano, que
se genera debido a la interacción de los diferentes sistemas de
turbulencias con la superficie del flap y de la superficie lateral
del reverso, es menor que en el sistema de turbulencias más amplio,
no perturbado por los generadores de turbulencias.
Una ventaja de la invención es que, con un coste
constructivo relativamente bajo, se alcanza una perceptible
atenuación del ruido. Aquí es especialmente ventajoso que los
generadores de turbulencias se puedan adaptar a factores como la
geometría de las alas y las condiciones de vuelo elegidas, con un
coste reducido, de forma que resulta una atenuación de ruido
eficiente para distintos casos de aplicación.
Otra ventaja de la invención es que los
generadores de turbulencias, que se disponen en tal superficie de
mando, presentarán poco peso y, por lo demás, tampoco tienen apenas
efectos negativos en el rendimiento del avión.
A continuación se describe la invención con la
ayuda de las figuras adjuntas. Se muestran
figura 1 una representación en perspectiva de un
ala con una superficie de mando en la forma de un flap de
aterrizaje, que está provisto de una forma de realización de la
disposición de generadores de turbulencias;
figura 2 una vista en planta del ala con el
alerón hipersustentador según la figura 1, encontrándose el alerón
hipersustentador en estado parcialmente extendido;
figura 3 una vista lateral de la superficie de
mando con tres generadores de turbulencias.
Los generadores 1 de turbulencias están
dispuestos en una superficie de mando, por ejemplo, en un alerón 3
hipersustentador de una superficie portante o de un ala 5, para cuya
determinación se indica en la figura 1 un sistema cartesiano de
coordenadas con una dirección x, y y z, definiendo la dirección y la
dirección longitudinal del ala. Como superficies de mando se pueden
considerar flaps de cualquier tipo en el ala de un avión, como, por
ejemplo, spoilers, flaps de aterrizaje, slats, timones de mando o
alerones.
La superficie de mando representada en la figura
1 es un flap 3 de aterrizaje extensible que se extiende al menos por
secciones por la longitud del ala 5. En tales flaps de aterrizaje se
forma durante el vuelo una turbulencia en la zona de la transición 7
del ala 5 al flap 3 de aterrizaje, que está configurado de manera
típica como discontinuidad o modificación de curvatura del contorno
exterior o como hendidura. Una turbulencia se extiende por encima de
la zona 10 extrema exterior, es decir, opuesta al fuselaje 9 (no
mostrado) o por encima de la superficie de perfil del flap 3 de
aterrizaje. Lo mismo se aplica a la superficie extrema próxima al
fuselaje. La zona 10 extrema abarca de manera típica un canto 11a,
11b lateral inferior o líneas de cantos, así como una superficie 13
lateral de perfil, que se encuentra entre aquéllos, tal y como se
preve en la forma de realización según la figura 1 y según se
representa en la figura 3. La zona 10 extrema también puede estar
configurada como línea 11 de canto o extrema o como línea terminal
del flap. En la forma de realización según la figura 1, el flap 3 de
aterrizaje está situado, en función de su posición extendida
momentánea, en una parte de su profundidad de ala en una escotadura
15 del ala 5, de forma que entre la línea 11 de canto o las líneas
11a, 11b de canto del flap 3 de aterrizaje y uno de estos cantos 17
laterales opuestos de la escotadura 15 del ala 5 resulta una
hendidura 19. En la zona 10 extrema exterior están dispuestos los
generadores 1 de turbulencias según la invención. Además también
pueden estar dispuestos en la zona 10 extrema interior, es decir, la
orientada hacia el fuselaje 9. La colocación de generadores 1 de
turbulencias no se ha de prever solamente para flaps de aterrizaje,
sino que también aquéllos se pueden usar en general de forma
ventajosa en las superficies de mando como spoilers o timones.
También éstas presentan una zona 10 extrema exterior y una inferior
en las que se han de prever los generadores 1 de turbulencias.
También se pueden colocar de manera acústicamente efectiva en el
canto posterior de la superficie de mando respectiva o en el canto
posterior de las alas principales, así como, en particular, en los
dos cantos finales de los slats.
Los generadores 1 de turbulencias están fijados
preferentemente en el interior de la superficie 13 lateral, es
decir, entre el canto 11a lateral superior y el inferior 11b. Pero
también pueden estar colocados directamente en uno de los cantos
11a, 11b laterales o en ambos.
Los generadores 1 de turbulencias se extienden
por al menos una sección 21 de la profundidad 20 de perfil o por
varias secciones 21a, 21b, 21c. La sección 21 o las secciones 21a,
21b, 21c se extienden por al menos una quinta parte, y
preferentemente por dos tercios, de la profundidad 20 de perfil.
Los generadores 1 de turbulencias están
configurados como una disposición de varios elementos 31 alargados.
Éstos pueden presentar básicamente cualquier forma de sección
transversal, por ejemplo, pueden tener una sección transversal
circular, oval o rectangular. La sección transversal puede estar
configurada en su longitud de manera invariable o variable, por
ejemplo, en disminución. Los elementos 31 alargados pueden estar
configurados de manera flexible, de forma que los generadores de
turbulencias estén configurados en forma de cepillo. Pero también
pueden presentar elementos rígidos, es decir, representar una
estructura en forma de peine, como se muestra en la forma de
realización de las figuras 1 y 2.
Los elementos 31 alargados sobresalen en general
en ángulo respecto a la dirección longitudinal del alerón 3
hipersustentador desde la zona 10 extrema. También se pueden
extender en la dirección y o en la dirección longitudinal del alerón
3 hipersustentador o estar colocados verticalmente sobre la
superficie 13 lateral de perfil, siempre que en la forma de
realización correspondiente del alerón 3 hipersustentador se prevea
tal superficie.
La sección 21 o las secciones 21a, 21b, 21c
están formadas por una fila de elementos 31 alargados o varias filas
de elementos 31 alargados. También se pueden prever varias secciones
21 ó 21a, 21b, 21c extendiéndose unas junto a las otras, pudiendo
extenderse, en particular, paralelas entre sí.
La longitud de los elementos 31 alargados puede
situarse en el intervalo entre 5 y 100 mm, preferentemente en el
intervalo entre 5 y 15 mm.
La forma, la configuración y el número de
disposiciones de generadores 1 de turbulencias dependen
sustancialmente de la geometría del ala y del alerón 3
hipersustentador, de los ángulos de ataque y posiciones del flap y
de las velocidades relevantes para el avión y se deben adaptar al
caso de aplicación con procedimientos según el estado de la técnica
debido a los procesos aerodinámicos que dominan en el ala.
La turbulencia que se ha de influenciar mediante
los generadores 1 de turbulencias se forma en los flaps como, por
ejemplo, los spoilers, de forma distinta que en el flap 3 de
aterrizaje descrito como forma especial de alerones
hipersustentadores, pero éste también se extiende por un canto
lateral del flap, de modo que la superficie de mando presentada con
generadores 1 de turbulencias también permite prever en otro tipo de
flaps para la finalidad pretendida una zona extrema que se extienda
transversalmente respecto a la dirección x o a la dirección
longitudinal del flap. No obstante, estos generadores 1 de
turbulencias también se pueden disponer en las otras zonas antes
citadas.
Claims (7)
1. Superficie de mando con generadores de
turbulencias para la atenuación del ruido en alas de aviones, en
particular en flaps unidos de forma articulada a la superficie
portante o extendidos, con generadores (1) de turbulencias
dispuestos en una superficie (10) de perfil de esta superficie de
mando solicitada desde el punto de vista aerodinámico,
caracterizada porque los generadores (1) de turbulencias, que
se extienden por al menos una sección de la profundidad (20) de
perfil de la superficie de mando, están realizados con varios
elementos (31) alargados, que están configurados de manera flexible
y dispuestos en forma de cepillo o bien están configurados de manera
rígida y dispuestos en forma de peine, que están dispuestos en una
superficie (10) de perfil interior y/o exterior, que está situada
respectivamente de forma oblicua respecto a la superficie de mando
en la parte extrema de la misma y que está limitada por un canto
(11b, 11a) lateral superior e inferior, dispuesta dentro de éstos o
en la parte del borde del canto, que además están posicionados en
ángulo respecto a la dirección longitudinal de la superficie de
mando y distanciándose de ésta, para extraer por medio de la
descomposición en varias turbulencias pequeñas la energía de
turbulencia de un sistema de turbulencias que se forma
inevitablemente durante la fase de despegue o de aterrizaje del
avión, sin reducir el efecto de sustentación de la superficie de
mando.
2. Superficie de mando según la reivindicación
1, caracterizada porque la sección transversal de los
elementos (31) alargados está configurada en forma circular, oval o
rectangular, que vista desde el punto de fijación de estos elementos
(31) a lo largo de su dirección longitudinal está configurada
invariable o variable, preferentemente en disminución.
3. Superficie de mando según la reivindicación
1, caracterizada porque los generadores (1) de turbulencias
están dispuestos a lo largo de al menos una sección (21) de la
superficie (10) de perfil o por secciones de la superficie (10) de
perfil a lo largo de varias secciones (21a, 21b, 21c) adyacentes,
distantes entre sí.
4. Superficie de mando según la reivindicación
3, caracterizada porque la sección (21) o las secciones (21a,
21b, 21c) cubren al menos más de una quinta parte o más de dos
tercios de la superficie (10) de perfil, que está dispuesta
extendiéndose a lo largo de la longitud de la profundidad (20) de
perfil.
5. Superficie de mando según la reivindicación
1, caracterizada porque la superficie de mando es un flap de
cualquier tipo conocido que está dispuesto en el ala del avión, que
se usa como spoiler, flap de aterrizaje, slat o alerón.
6. Superficie de mando según las
reivindicaciones 1 y 5, caracterizada porque los generadores
de turbulencias están dispuestos en el canto posterior de la
superficie de mando correspondiente o en el canto posterior del
ala.
7. Superficie de mando según las
reivindicaciones 1 y 5, caracterizada porque los generadores
de turbulencias están dispuestos en los cantos finales del slat.
Applications Claiming Priority (2)
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