- FIJACION DE LAS SUPERFICIES SUSTENTADORAS EN UN AVION NO
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- TRIPULADO
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- Objeto de la invención.
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- La presente invención se refiere a un nuevo diseño de la fijación entre
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- al menos una superficie sustentadora con el fuselaje. Este nuevo diseño de
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- fijación de las superficies sustentadoras se aplica en particular a un avión no
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- tripulado (Unmaned Aerial Vehicle UAV).
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- Antecedentes de la invención.
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- Pertenecen a la categoría de aviones no tripulados o UAV aquellos
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- aparatos que son capaces de llevar a cabo misiones autónomamente y que
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no tengan un piloto a bordo.
- El diseño de un avión integra dos partes principales: el fuselaje y los
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- elementos sustentadores. El fuselaje o cuerpo del avión comprende desde la
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- punta o nariz hasta la cola y se une de forma solidaria con las alas y los
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- estabilizadores o superficies aerodinámicas que componen los elementos
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sustentadores. Dichos elementos pueden ser horizontales y/o verticales.
- El problema fundamental de diseño conceptual de un avión recae en la
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- fase de análisis de balance de pesos. En este análisis es muy importante
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- tanto la posición del ala como la de los estabilizadores. Una posición
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- incorrecta de los elementos estabilizadores conlleva un avión inestable o
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excesivamente estable, comportamiento indeseable en ambos casos. La
- inestabilidad también reduce el rendimiento aerodinámico.
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- Cuando se analiza el balance de masas en el proyecto de un nuevo
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- avión se calcula la posición del ala y de los estabilizadores para situarlos en
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- un lugar fijo del fuselaje. La posición de los citados estabilizadores se
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determina utilizando el cálculo del centro de gravedad del avión para
- conseguir el margen de estabilidad deseado.
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- Una vez definida y construida la aeronave las superficies sustentadoras
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- no se pueden mover y con la configuración de ala ya fijada, se tiene la
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- obligación de colocar la carga de pago correctamente distribuida en el avión
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para que permanezca estable. Esta estabilidad se consigue colocando el
- centro de gravedad, que sí puede modificarse, por delante del centro de
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- presiones en una cierta magnitud. El centro de presiones nunca modifica su
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- posición.
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- La distribución de masas se convierte en un problema complejo en el
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caso de un UAV ya que estos aviones se cargan con distintos componentes
- en función de la misión a la que va a ser encomendada: reconocimiento,
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- salvamento marítimo, lucha contra incendios, etc. Y el centro de gravedad
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- varía con cada misión.
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- Para evitar el complejo problema de distribuir o limitar la carga de pago
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por causa del diseño de la aeronave se ha desarrollado la superficie
- sustentadora deslizante de la presente invención.
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- Descripción de la invención
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Un objeto de la invención es dotar al avión de un sistema de ala y
- estabilizador deslizantes respecto del fuselaje, de forma que primero se hace
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- una distribución de masas en la aeronave y seguidamente se coloca tanto el
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- ala como el estabilizador en la posición óptima para obtener el margen de
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- estabilidad deseado.
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Otro objeto de la invención es dotar de una amplia gama de carga de
- pago a una misma aeronave sin necesidad de rediseño de sus elementos
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- sustentadores
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- A su vez, es otro objeto de la invención diseñar el fuselaje con unos
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- raíles interiores que le dotan de rigidez estructural y permiten que el ala o
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estabilizador deslice sobre ellos. Por su parte el ala o estabilizador dispone
- de un cajón central compuesto por la unión de larguerillos y costillas. El
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- citado cajón central deslizará sobre los raíles que forman parte de los
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- largueros del fuselaje permitiendo el desplazamiento en ambas direcciones y
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- siempre en un plano horizontal.
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Y por último es otro objeto de la invención dotar al conjunto de un
- sistema de sujeción para fijar el ala o estabilizador sobre los raíles
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- soportando con garantía los esfuerzos a flexión y cortadura que reciben los
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- elementos sustentadores, trasmitiendo estos esfuerzos por distintos caminos
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de carga.
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Breve descripción de los dibujos.
- Con el fin de explicar cómo está constituido la fijación de los elementos
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- sustentadores con el fuselaje, así como la disposición de los raíles y de las
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guías, se acompañan las siguientes figuras:
- La figura 1 muestra una aeronave completa vista en perspectiva.
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- La figura 2 muestra la parte final del fuselaje sin su recubrimiento y su
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- fijación con el ala y con el estabilizador horizontal.
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- 1o
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La figura 3 muestra en detalle la unión entre el cajón central de un
- elemento sustentador y el fuselaje.
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- Descripción de una realización preferencial
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Tal y como se muestra en la figura 1, una aeronave está constituida
- por dos partes principalmente. Por una parte está el fuselaje (1) que es un
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- cuerpo alargado, de forma principalmente cilíndrica, cuya punta redondeada
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- se conoce como nariz (2) y cuya parte trasera (3), según la presente
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- realización práctica, integra el grupo propulsor (14). Por otra parte se tienen
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los elementos sustentadores que principalmente están formados por unas
- alas (4) y un estabilizador horizontal (5). Si el estabilizador (5) se encuentra
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- por delante de las alas (4) se forma una configuración de aeronave conocida
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- como "canard". Tal y como sucede en la presente invención.
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- A su vez todos los elementos sustentadores tienen una parte
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delantera o borde de ataque (7) donde se incluyen elementos móviles
- comúnmente conocidos como slats y una parte trasera o borde de salida (8)
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- donde se incluyen elementos móviles conocidos como flaps y alerones (1 0).
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- En este caso los estabilizadores verticales (6) se sitúan en las puntas de las
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- alas (9).
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Los aviones no tripulados tienen la ventaja de que no incorporan
- tripulación ni pasaje y todo el espacio existente en el interior del fuselaje
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- pude ser utilizado para incluir los mecanismos de accionamiento y control y
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- para incluir diferente tipo de carga dependiendo de la misión que se va a
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- encomendar a la aeronave: vigilancia, lucha contra incendios, salvamento,
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etc. Todos los elementos incluidos en el interior del fuselaje (1) se conocen
- como carga de pago y debe colocarse de modo que el centro de gravedad
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- esté posicionado en cierta y precisa relación con el centro de presiones.
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- Normalmente el primero estará adelantado con respecto al segundo. El
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- grupo propulsor (14) está formado por una hélice dispuesta en la parte
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trasera (3) del fuselaje (1 ).
- Tal y como se muestra en la figura 2, el interior del fuselaje (1) es un
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- cuerpo principalmente tubular y hueco cuyas paredes (no mostradas en la
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- figura) están separadas por una serie de largueros (12) que discurren
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- horizontalmente desde la punta (1) hasta la parte trasera (3) intercalándose
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periódicamente con cuadernas (11) que dan rigidez al conjunto. En la
- realización que nos ocupa, de todos los largueros (12) existentes, los
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- correspondiente a los laterales del fuselaje (1) tienen forma de raíl (13) y
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- engarzan con las guías existentes en el cajón central (16) de los elementos
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- sustentadores.
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Dichos elementos sustentadores tales como el ala (4) y el
- estabilizador (5), están formados por un entramado de larguerillos y costillas
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- que conforman en uno de sus extremos el cajón central (16) que se une al
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- fuselaje (1).
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- Los larguerillos (17) y la última costilla (18) del cajón central (16) del
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elemento sustentador correspondiente conforman un conjunto con guías que
- pueden ubicarse tanto en la parte superior como en la inferior. Estas guías se
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- engarzan con los raíles (13) que forman parte del conjunto de largueros (11)
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- del fuselaje (1 ). La unión entre las guías de las superficies sustentadoras y
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- los raíles (13) correspondientes a los largueros (11) laterales del fuselaje es
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una unión deslizante que permite el movimiento horizontal de dichas
- superficies sustentadoras. Tal y como se muestra en la figura 3, el cajón
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- central (16) dispone de guías en la parte inferior de la última costilla (18)
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- (dichas guías no se muestran en la figura).
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- Una vez se ha establecido el punto óptimo dónde las superficies
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sustentadoras son más estables, estas se fijan mediante tornillos u otros
- medios convencionales de unión. En la realización práctica se disponen dos
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- puntos de unión (15) por cada cajón central (16) y corresponde a las
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- esquinas, tanto superiores, como inferiores, de la última costilla (18) que
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- conforma el citado cajón central (16). Los elementos de unión (15) se fijan a
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los largueros (11) del fuselaje a través de sus correspondientes orificios (19).
Según una segunda realización, el ala se puede desplazar todo lo necesario, hasta el punto de lograr un equilibrio tal que haga prescindible la utilización de cualquier tipo de estabilizador, convirtiendo el avión en un ala volante. Para ello los largueros se configuran en toda su longitud de forma que no existe limitación alguna en el desplazamiento del ala a lo largo del fuselaje.
De igual forma, la unión entre el raíl, y la guía del cajón central del ala permite que dicho cajón y el estabilizador se sitúen en los laterales del fuselaje y constituyan una aeronave de ala media. Si la unión se realiza por
1 o un grupo de largueros dispuestos en la parte superior o en la parte inferior, se constituirá una aeronave de ala alta o de ala baja. Todas estas configuraciones están comprendidas en el alcance de la invención.