ES2964283T3 - Dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables - Google Patents
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Abstract
Una extensión de ala activa incluye una porción de cuerpo sustancialmente paralela a un ala de una aeronave, como si fuera una extensión del ala. La parte del cuerpo se puede unir al ala de un avión e incluye múltiples dispositivos de modificación del flujo de aire controlables acoplados a la misma. En virtud de tener múltiples dispositivos controlables de modificación del flujo de aire, la extensión del ala es capaz de ajustar las superficies de control de los múltiples dispositivos controlables de modificación del flujo de aire en respuesta a las condiciones en vuelo, para reducir las cargas del ala, mejorar las características de fatiga del ala, aumentar el alcance y/o aumentar la eficiencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables
Solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de la patente de EE. UU. con n.° de serie 13/438.614 titulada "Múltiple Controllable Airflow Modification Devices", presentada el 3 de abril de 2012, que es una solicitud de continuación en parte de la patente de EE. UU. con n.° de serie 13/075.934 titulada "Active Winglet", presentada el 30 de marzo de 2011, que es una solicitud de continuación de la patente de EE. UU. con n.° de serie 12/890.557 titulada "Active Winglet", presentada el 24 de septiembre del 2010 (patente de EE. UU. n.° 7.900.877), que es una solicitud de continuación de la patente de EE. UU. con n.° de serie 12/797.742 titulada "Active Winglet", presentada el 10 de junio de 2010 (actualmente abandonada), que reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de EE. UU. n° 61/265.534 titulada "Active Winglet", presentada el 1 de diciembre de 2009.
Antecedentes
En la industria de la aviación, existe una necesidad cada vez mayor de aumentar la eficiencia de las aeronaves y de reducir la cantidad de combustibles fósiles que se consume. Se han diseñado e instalado dispositivos de punta alar en muchas aeronaves, incluyendo aeronaves grandes de muchos pasajeros, para aumentar la eficiencia, el rendimiento y la estética. Normalmente, tales dispositivos de punta alar consisten en una parte de cuerpo horizontal que se puede unir al extremo de un ala y una parte angulada que se puede extender verticalmente hacia arriba desde la parte de cuerpo horizontal. Por ejemplo, se puede unir un dispositivo de punta alar a un ala preexistente de una aeronave para aumentar la eficiencia del vuelo, el rendimiento de la aeronave o incluso para mejorar la estética de la misma. De manera similar, se han utilizado extensiones de ala simples para conseguir objetivos similares.
Sin embargo, el coste de instalar un dispositivo de punta alar o una extensión de ala en una aeronave suele ser prohibitivo debido al requisito de rediseñar y certificar el ala después de instalar la extensión o el dispositivo de punta alar. Por tanto, en general, la instalación postventa de dispositivos de punta alar y extensiones de ala se ha reservado a grandes aeronaves que son propiedad y operan grandes compañías aéreas.
Los dispositivos de punta alar y las extensiones de ala existentes tienen una utilidad limitada, en el sentido de que cada dispositivo de punta alar y extensión de ala debe diseñarse y certificarse para un ala específica de un modelo de aeronave específico. Asimismo, la adición de un dispositivo de punta alar o extensión de ala en una aeronave generalmente aumenta las cargas en el ala, por lo que se reduce la vida útil del ala y/o ésta requiere que se añada un refuerzo estructural sustancial. Para empezar, el peso de este refuerzo estructural resta cualquier eficiencia obtenida por la adición del dispositivo de punta alar. Adicionalmente, los dispositivos de punta alar y las extensiones de ala existentes que están fijos no pueden adaptarse a los cambios en las condiciones en vuelo. Por consiguiente, en la técnica, sigue existiendo la necesidad de dispositivos de punta alar y extensiones de ala mejorados para aeronaves.
La publicación de la solicitud de patente WO 2011/068659 A2 divulga un dispositivo de punta alar que se puede unir y que comprende un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable (CAMD[controllable airflow modification device])capaz de ajustar una superficie de control de dicho dispositivo de modificación de flujo de aire controlable, con la ayuda de un sistema de control, en respuesta a los datos de las condiciones en vuelo que recibe de un sensor para reducir las cargas alares y aumentar el alcance. Dicha solicitud también se refiere a la posibilidad de usar más de un CAMD, que a su vez se opera mediante una o más superficies de control, cada una de dichas superficies de control se opera de forma simultánea o independiente como respuesta a los mismos datos en vuelo.
El documento de patente US 5.156.358 A muestra una superficie de control exterior conectada a los extremos distales del ala y teniendo cada uno dos dispositivos hipersustentadores de borde de fuga movibles de forma independiente; un dispositivo hipersustentador de borde de fuga delantero y otro trasero. Dichos dispositivos hipersustentadores de borde de fuga se pueden mover para estar dentro o fuera de la alineación respecto a un plano del ala.
En la publicación de solicitud de patente DE 21 49 956 A1 se divulga un ala que comprende una punta de ala que consiste en dos (o cuatro) alas parciales, cada una movible de forma independiente hacia arriba y hacia abajo con respecto a la coplanaridad del ala. De manera adicional, cada ala parcial comprende un dispositivo hipersustentador de borde de fuga que pivota para reducir aún más la resistencia.
Sumario
Por consiguiente, existe el objetivo de proporcionar una pluralidad de CAMD que puedan desplegarse posteriormente en respuesta a una ráfaga o maniobra que supera los valores umbrales de tensión o de factor de carga. Esto se resuelve mediante las características de la reivindicación 1 para el sistema de la invención y la reivindicación 8 para el método. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos adicionales.
El presente sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos de manera simplificada que se describen con más detalle en la descripción detallada. El presente sumario no pretende identificar características clave o esenciales de la materia objeto reivindicada, tampoco pretende utilizarse para limitar el alcance de la materia objeto reivindicada.
La presente divulgación describe sistemas activos de modificación de flujo de aire que pueden usar dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables. Por ejemplo, una aeronave puede comprender un fuselaje con un ala base acoplada a una extensión de ala activa. La extensión de ala activa puede comprender una pluralidad de dispositivos de modificación de flujo de aire controlables (CAMD). Un CAMD puede comprender una superficie de control y un sistema de control para controlar el movimiento de la superficie de control basándose, al menos en parte, en datos de carga en vuelo y/o históricos. El sistema de control puede configurarse para controlar múltiples CAM<d>de forma independiente o coordinados entre sí.
Diversas realizaciones proporcionan una extensión de ala que puede unirse fijamente a un ala base de una aeronave. En este caso, la extensión de ala puede comprender una pluralidad CAMD. Un CAMD puede acoplarse a un sistema de control para controlar una superficie de control del CAMD. De acuerdo con la invención, el sistema de control puede configurarse para controlar una pluralidad de CAMD independientemente de un piloto automático y/o un sistema de vuelo por señales eléctricas de la aeronave. El sistema de control puede comprender un dispositivo de control con lógica de control. El dispositivo de control puede estar acoplado comunicativamente a un sensor situado en la aeronave para recibir una señal que indique las condiciones de vuelo de la aeronave. El dispositivo de control puede configurarse para ajustar el CAMD basándose, al menos parcialmente, en la señal del sensor situado en la aeronave.
Varios ejemplos ilustrativos proporcionan el uso de un sistema activo de modificación de flujo de aire que incluye una pluralidad de CAMD. Por ejemplo, el sistema puede recibir datos sobre las condiciones de vuelo desde un sensor situado en una aeronave. El sistema puede ajustar una pluralidad de CAMD situados en una extensión de ala de la aeronave basándose, al menos en parte, en los datos recibidos de las condiciones de vuelo. Los CAMD pueden ajustarse, por ejemplo, girando una superficie de control para reducir la carga alar de un ala de la aeronave desplazando un centro de presión del ala, hacia el interior, el centro de presión que se debe a y está asociado con las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre el ala, y/o reducir el impacto de una extensión de ala sobre la vida de fatiga de un ala de la aeronave. Los CAMD pueden ajustarse de forma independiente entre sí o de forma coordinada entre sí.
Breve descripción de los dibujos
La descripción detallada se presenta con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, los dígitos más a la izquierda de un número de referencia identifican la figura en la que el número de referencia aparece por primera vez. El uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras indica elementos similares o idénticos.
La Figura 1 representa una extensión de ala ilustrativa con un dispositivo de punta de ala que se extiende verticalmente y que puede unirse a un ala de una aeronave, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 2 representa otra extensión de ala ilustrativa que puede unirse a un ala de una aeronave, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 3 representa una aeronave con las extensiones de ala de la invención unidas, teniendo cada extensión de ala dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire.
Las Figuras 4A-H representan extensiones de ala y dispositivos de punta de ala ilustrativos, que no son conformes a la invención y se presentan únicamente con fines ilustrativos.
Las Figuras 5A-F representan extensiones de ala ilustrativas unidas a alas ilustrativas de aeronaves, que no son conformes a la invención y se presentan únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 6 representa la extensión de ala ilustrativa con un dispositivo de punta de ala de la Figura 1 y una vista en sección transversal de la extensión de ala con un dispositivo de punta de ala, tomada a lo largo de la línea A- A de la Figura 6, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 7 representa una sección transversal ilustrativa de la extensión de ala con un dispositivo de punta de ala de la Figura 1 con un sistema de control mecánico, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 8 representa una sección transversal ilustrativa de la extensión de ala con un dispositivo de punta de ala de la Figura 1 con un sistema de control controlado por ordenador, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 9 representa un gráfico de comparación de la carga de diseño, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 10 muestra un gráfico comparativo de la tensión de diseño y el momento de carga, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
Las Figuras 11A-D representan una extensión de ala ilustrativa con un dispositivo de punta de ala que se extiende verticalmente, una vista desde un borde de fuga de la extensión de ala con un dispositivo de punta de ala representado en la Figura 11A, y una vista en sección transversal de la extensión de ala con un dispositivo de punta de ala tomada a lo largo de la línea C--C de la Figura 11B, que no son conformes a la invención y se presentan únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 12 representa una aeronave con extensiones de ala ilustrativas unidas de acuerdo con un ejemplo, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 13 representa una aeronave ilustrativa con extensiones de ala ilustrativas unidas con dispositivos de punta de ala que se extienden verticalmente de acuerdo con otra realización, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
La Figura 14 representa un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables, que no es conforme a la invención y se presenta únicamente con fines ilustrativos.
Descripción detallada
Visión general
Esta solicitud describe dispositivos de modificación de flujo de aire controlables (CAMD) que se pueden usar en extensiones de ala activas para mejorar la eficiencia, el rendimiento y/o la estética de una aeronave. Los CAMD de acuerdo con esta solicitud también pueden reducir la fatiga de las alas de la aeronave, extender la vida útil de las alas de la aeronave y/o disminuir el coste y el tiempo de certificación asociados con la adición de extensiones de ala a la aeronave. Las extensiones de ala también pueden incluir dispositivos de punta de ala que pueden mejorar aún más la eficiencia, el rendimiento y la estética de una aeronave. Tales extensiones de ala activas, en virtud de tener un CAMD, pueden ser capaces de ajustar los bordes y/o las partes de las superficies de control de un CAMD en respuesta a los datos de las condiciones de vuelo.
Como se ha explicado anteriormente, añadir extensiones de ala a un ala existente mejora la eficiencia y el rendimiento de la aeronave debido al aumento de la sustentación y a la reducción de la resistencia. Este beneficio en el rendimiento puede ser a expensas de añadir una tensión adicional al ala que el fabricante original de la nave no tuvo en cuenta. Como resultado, instalar extensiones de ala pasivas o dispositivos de punta alar tradicionales en aviones es costoso porque es posible que se requiera analizar el ala por completo, realizar ingeniería inversa y hacer pruebas para determinar si el ala tiene la capacidad estructural para admitir la adición de dispositivos de punta alar. En la mayoría de los casos, instalar dispositivos de punta alar o extensiones de ala convencionales requiere modificar estructuralmente el ala. Adicionalmente, la vida útil (vida de fatiga) del ala se reduce mediante la adición de dispositivos de punta alar o extensiones de ala, por lo que el coste total de tener el avión en propiedad aumenta para el cliente.
Por el contrario, las extensiones de ala activas descritas en el presente documento reducen los costes de ingeniería y certificación asociados con la adición de extensiones de ala porque las extensiones activas tienen un efecto estructural mínimo (incluso potencialmente beneficioso) a la vez que mantienen un efecto aerodinámico positivo. Dicho de otra forma, las extensiones de ala activas descritas en el presente documento mejoran la eficiencia y el rendimiento del avión al aumentar la sustentación y reducir la resistencia, sin los inconvenientes (por ejemplo, la tensión y fatiga añadidas y/o la reingeniería del ala) asociados con los dispositivos de punta alar y las extensiones de ala fijas convencionales. Como se ha señalado anteriormente, una extensión de ala activa de acuerdo con la presente divulgación puede tener un sistema de control de flujo de aire en forma de uno o más CAMD situados en la extensión de ala. Un CAMD situado en la extensión de ala puede ajustarse, lo que puede cambiar las fuerzas aerodinámicas en el ala de la aeronave (por ejemplo, mitigar o compensar las tensiones en el ala durante las ráfagas, las maniobras y/o el aire turbulento).
La extensión de ala activa en una aeronave puede diseñarse para mantener las cargas de la sección transversal a lo largo de la envergadura dentro de los valores de diseño originales o por debajo de ellos para un ala determinada sin una extensión de ala. Por tanto, la extensión de ala activa puede eliminar el requisito de tener que reforzar el ala debido a la adición de la extensión de ala. Adicionalmente, el CAMD de la extensión de ala activa puede configurarse para reducir el momento flector del ala desplazando el centro de presión del ala hacia el interior y/o reducir el impacto de la extensión de ala en la vida de fatiga del ala. Por lo tanto, puede que la adición de la extensión de ala activa no disminuya significativamente, si es que lo hace, la vida útil del ala y/o de la aeronave a la que está unida. En algunos casos, la adición de una extensión de ala activa puede incluso reducir la fatiga y aumentar la vida útil general del ala y/o de la aeronave a la que está unida. Adicionalmente, en el mismo o en otros casos, la adición de una extensión de ala activa también puede aumentar la capacidad general de carga del ala de la aeronave, aumentando así el potencial de peso bruto de la aeronave.
Como se ha explicado anteriormente, la presente divulgación describe sistemas activos de modificación de flujo de aire que pueden usar dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas, las realizaciones ventajosas pueden encontrarse en las reivindicaciones dependientes.
Extensiones de ala ilustrativas
La Figura 1 representa una extensión de ala activa 100 ilustrativa que puede unirse a un ala 102 de una aeronave (no se muestra). En una realización, la extensión de ala activa 100 incluye una parte de cuerpo 104 que puede ser sustancialmente paralela a un plano horizontal y/o un ala de una aeronave. A modo de ejemplo únicamente, y no de limitación, la extensión de ala activa 100 también puede incluir un dispositivo de punta de ala, por ejemplo, una parte angulada 106 en el lado exterior de la parte de cuerpo 104 y una parte que puede unirse 108 en el lado interior de la parte de cuerpo 104. En este ejemplo, los lados interior y exterior de la parte de cuerpo 104 se describen con relación al ala 102 de modo que el lado exterior está más alejado del ala 102 que el lado interior. Adicionalmente, la parte angulada 106 puede ser sustancialmente vertical en relación con la parte de cuerpo 104 de modo que sobresale perpendicularmente desde la parte de cuerpo 104. Sin embargo, en otras realizaciones, la parte angulada 106 puede configurarse para proyectarse de la parte de cuerpo 104 en ángulos distintos a 90 grados. En otras realizaciones adicionales, la parte angulada 106 puede configurarse para proyectarse desde la parte de cuerpo 104 en ángulos que incluyen proyectarse hacia abajo (en relación con la aeronave). Adicionalmente, aunque la parte angulada 106 se ha descrito anteriormente proyectándose desde el lado exterior de la parte de cuerpo 104, la extensión de ala activa 100 puede diseñarse de modo que la parte angulada 106 pueda proyectarse desde el centro o desde cualquier otra ubicación de la parte de cuerpo 104 (es decir, la parte angulada 106 puede situarse en cualquier ubicación entre los lados interior y exterior de la parte de cuerpo 104). Es más, aunque la parte angulada 106 se ilustra en la Figura 1 proyectándose desde el lado exterior de la parte de cuerpo 104 en una configuración integrada con una transición sustancialmente gradual desde la parte de cuerpo 104 hasta la parte angulada 106, no es necesario que la transición entre la parte de cuerpo 104 y la parte angulada 106 sea gradual y/o esté integrada.
La extensión de ala activa 100 de acuerdo con la invención incluye un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable (CAMD) 110 en forma de una pluralidad de superficies de control 112 situadas en la parte de cuerpo 104, y en los ejemplos ilustrativos, también en la parte angulada 106. En ejemplos ilustrativos adicionales, el CAM<d>110 puede situarse en la parte de cuerpo 104 de la extensión de ala activa 100. En otro ejemplo, el CAMD 110 puede situarse en la parte angulada 106 de la extensión de ala activa 100. En otro ejemplo más, el CAMD 110 puede situarse tanto en la parte de cuerpo 104 como en la parte angulada 106 de la extensión de ala activa 100. Además, como se muestra en la Figura 1, a modo de ejemplo, el CAMD 110 se muestra situado en la parte posterior de la extensión de ala activa 100 (es decir, la parte trasera o el borde de fuga de la extensión de ala activa 100 en relación con la parte delantera de una aeronave). De esta manera, el ajuste del CAMD 110 puede cambiar el ángulo de la superficie de control 112 en relación con la parte posterior (parte de cuerpo 104 o parte angulada 106) de la extensión de ala activa 100 en la que está situada la superficie de control 112. Adicionalmente, como se muestra en la Figura 1, la extensión de ala activa 100 puede incluir dos CAMD 110. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden usar más o menos CAMD 110 en función de una variedad de factores, tal como el tamaño de la aeronave y las características de rendimiento deseadas.
Es más, como se muestra en la Figura 1 a modo de ejemplo únicamente, la parte angulada 106 se muestra como una forma trapezoidal básica. Sin embargo, la parte angulada 106 puede ser rectangular, triangular, ovalada o de cualquier otra forma geométrica. Adicionalmente, la superficie de control del flujo de aire 112 situada en la parte angulada 106, puede tener una forma similar o la misma forma que la superficie de control de flujo de aire 112 situada en la parte de cuerpo 104 de la extensión de ala activa 100.
Adicionalmente, la extensión de ala activa 100 de la Figura 1 ilustra, a modo de ejemplo, y no de limitación, un sensor 114 situado en la parte de cuerpo 104 en la extensión de ala activa 100. Sin embargo, el sensor 114 puede disponerse en otras ubicaciones de la extensión de ala activa 100 o de la aeronave. Por ejemplo, uno o más sensores pueden situarse en la parte angulada 106, en el borde delantero o de ataque de la parte de cuerpo 104 (en relación con la aeronave), en la parte posterior de la parte de cuerpo 104 (en relación con la aeronave), en la superficie de la extensión de ala 100, dentro de la extensión de ala 100 (es decir, situado dentro de la superficie de la extensión de ala 100), en cualquier lugar dentro de la aeronave, incluyendo, por ejemplo, el ala base, el fuselaje, la cola, o similar.
En la Figura 1, únicamente a modo de ejemplo, también se representa un ala 102 ilustrativa de una aeronave (no se muestra) previo a la unión de una extensión de ala activa 100 como se ha descrito anteriormente. El ala 102 puede incluir un alerón 116 y un dispositivo hipersustentador de borde de fuga 118. El alerón 116 y el dispositivo hipersustentador de borde de fuga 118 pueden usarse para el control de vuelo de la aeronave y en algunos casos uno o más pilotos de la aeronave pueden controlarlos. El ala 102 puede describirse como un ala base de una aeronave (no se muestra). El ala base puede incluir o no puntas de ala y/o dispositivos de punta de ala que pueden reemplazarse por una extensión de ala 100 o extenderse hacia fuera mediante una extensión de ala 100.
La Figura 1 también representa un ala modificada 120 ilustrativa que puede incluir el ala 102 ilustrativa que se ha acoplado a la extensión de ala activa 100. El ala modificada 120 puede diseñarse y fabricarse para una nueva aeronave (por ejemplo, con una extensión de ala activa que se ha integrado en la aeronave durante su fabricación original), o la extensión de ala activa 100 puede haberse unido al ala existente 102a posteriori.La extensión de ala activa 100 del ala modificada 120 puede configurarse con una forma similar a la del ala existente 102. Adicionalmente, y a modo de ejemplo únicamente, la extensión de ala 100 puede encajar en una parte del ala existente 102 de modo que una parte del extremo del ala existente 102 reside dentro de la parte que puede unirse 108 de la extensión de ala activa 100. En ese caso, la parte que puede unirse 108 puede incluir una manga o un collar que se ajusta sobre al menos una parte del extremo del ala existente 102. En otras realizaciones, la extensión de ala activa 100 puede unirse adicional o alternativamente al ala existente 102 mediante la sujeción del extremo del ala existente 102 a la parte que puede unirse 108 a través de una cara de apoyo y/o a través de un soporte estructural interno. Es más, la extensión de ala 100 puede fabricarse del mismo material o de un material similar al del ala existente 102.
La Figura 2 representa una extensión de ala activa ilustrativa 200 que puede unirse a un ala 102 de una aeronave. En un ejemplo, la extensión de ala activa 200 puede incluir una parte de cuerpo 202 que puede ser sustancialmente paralela a un plano horizontal y/o un ala de la aeronave. A modo de ejemplo únicamente, y no de limitación, la extensión de ala activa 200 también puede incluir un dispositivo de punta de ala (no se muestra) y una parte que puede unirse 204 en el lado interior de la parte de cuerpo 202. En este ejemplo, los lados interior y exterior de la parte de cuerpo 202 se describen con relación al ala 102 de modo que el lado exterior está más alejado del ala 102 que el lado interior.
La extensión de ala activa 200 puede incluir un CAMD 206 en forma de una o más superficies de control 208 situadas en la parte de cuerpo 202. Únicamente a modo de ejemplo, en el ejemplo que se muestra en la Figura 2, el CAMD 206 se muestra situado en la parte posterior de la extensión de ala activa 200 (es decir, la parte trasera o el borde de fuga de la extensión de ala activa 200 en relación con la parte delantera de una aeronave). De esta manera, el ajuste del CAMD 206 puede cambiar el ángulo de la superficie de control 208 en relación con la parte posterior (parte de cuerpo 202) de la extensión de ala activa 200. Adicionalmente, como se explica más adelante, la extensión de ala activa 200 puede incluir dos o más CAMD 206. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden usar más o menos CAMD 206 en función de una variedad de factores, tal como el tamaño de la aeronave y las características de rendimiento deseadas.
Adicionalmente, la extensión de ala activa 200 de la Figura 2 ilustra, a modo de ejemplo, y no de limitación, un sensor 210 situado en la parte de cuerpo 202 en la extensión de ala activa 200. Sin embargo, el sensor 210 puede disponerse en otras ubicaciones de la extensión de ala activa 200 o de la aeronave. Por ejemplo, uno o más sensores pueden situarse en el borde delantero o de ataque de la parte de cuerpo 202 (en relación con la aeronave), en la parte posterior de la parte de cuerpo 202 (en relación con la aeronave), en la superficie de la extensión de ala 200, dentro de la extensión de ala 200 (es decir, situado dentro de la superficie de la extensión de ala 200), en cualquier lugar dentro de la aeronave, incluyendo, por ejemplo, el ala base, el fuselaje, la cola, o similar.
En la Figura 2, únicamente a modo de ejemplo, también se representa un ala 102 ilustrativa de una aeronave (no se muestra) previo a la unión de una extensión de ala activa 200 como se ha descrito anteriormente. El ala 102 puede incluir un alerón 116 y un dispositivo hipersustentador de borde de fuga 118. El alerón 116 y el dispositivo hipersustentador de borde de fuga 118 pueden usarse para el control de vuelo de la aeronave y en algunos casos uno o más pilotos de la aeronave pueden controlarlos. El ala 102 puede describirse como un ala base de una aeronave (no se muestra). El ala base puede incluir o no puntas de ala y/o dispositivos de punta de ala que pueden reemplazarse por una extensión de ala 200 o extenderse hacia fuera mediante una extensión de ala 200. Adicionalmente, la extensión de ala 200 puede configurarse para acoplarse a la estructura del ala base, por ejemplo, la extensión de ala 200 puede tener una o más extensiones de larguero (no se muestran) que se acoplan a uno o más largueros en el ala base.
La Figura 2 también representa un ala modificada 212 ilustrativa que puede incluir el ala 102 ilustrativa que se ha acoplado a la extensión de ala activa 200. El ala modificada 212 puede diseñarse y fabricarse para una nueva aeronave (por ejemplo, con una extensión de ala activa que se ha integrado en la aeronave durante su fabricación original), o la extensión de ala activa 200 puede haberse unido al ala existente 102a posteriori.La extensión de ala activa 200 del ala modificada 212 puede configurarse con una forma similar a la del ala existente 102. Adicionalmente, y a modo de ejemplo únicamente, la extensión de ala 200 puede encajar en una parte del ala existente 102 de modo que una parte del extremo del ala existente 102 reside dentro de la parte que puede unirse 204 de la extensión de ala activa 200. En ese caso, la parte que puede unirse 204 puede incluir una manga o un collar que se ajusta sobre al menos una parte del extremo del ala existente 102. En otros ejemplos, la extensión de ala activa 200 puede unirse adicional o alternativamente al ala existente 102 mediante la sujeción del extremo del ala existente 102 a la parte que puede unirse 204 a través de una cara de apoyo y/o a través de un soporte estructural interno. Es más, la extensión de ala 200 puede fabricarse del mismo material o de un material similar al del ala existente 102.
Aeronave ilustrativa con extensión de ala activa
La Figura 3 representa un sistema ilustrativo de alivio de carga 300 implementado en una aeronave 302 que incluye al menos una extensión de ala activa unida 304. Los componentes del sistema de alivio de carga 300 pueden incluir sensores 314, una(s) extensión(es) de ala activa 304, un sistema de control 306, CAMD(s) 318, y una(s) superficie(s) de control 312. A modo de ejemplo únicamente, y no de limitación, La Figura 3 ilustra una extensión de ala activa 304 en cada ala de la aeronave 302. Sin embargo, las extensiones de ala activa 304 también pueden colocarse en otras superficies de la aeronave 302. Por ejemplo, las extensiones de ala activa 304 pueden situarse en las alas, como se muestra, o pueden situarse en las alas de cola, o en cualquier otra superficie horizontal o vertical de la aeronave 302, incluyendo el fuselaje.
Como se ha mencionado anteriormente, el sistema de alivio de carga 300 puede comprender un sistema de control 306. El sistema de control 306 puede configurarse para controlar las extensiones de ala activa 304 de la aeronave 302. A modo de ejemplo únicamente, y no de limitación, el sistema de control 306 puede incluir uno o más procesador(es) 308 para recibir y procesar los datos del sistema, que incluye, aunque no de forma limitativa, los datos de las condiciones de vuelo. En una realización, el(los) procesador(es) 308 pueden recibir datos en vuelo desde los sensores 314. Como se ha mencionado anteriormente con respecto a la Figura 1 y los sensores 114, los sensores 314 pueden situarse en cualquier lugar de la aeronave incluyendo el ala, el fuselaje, las extensiones de ala y/o los dispositivos de punta de ala. El sistema de control 306 puede consistir, adicionalmente, en una memoria 310 para el almacenamiento de los datos de las condiciones de vuelo. Los datos almacenados en la memoria 310 pueden incluir los datos de las condiciones de vuelo recibidos previamente, los registrados actualmente (es decir, los datos actuales en vuelo) sobre las condiciones de vuelo, o una recopilación de los datos actuales en vuelo y/o los datos en vuelo previamente registrados. Únicamente a modo de ejemplo, la memoria 310 del sistema de control 306 puede incluir un sistema operativo 312 y una lógica de control 316.
El sistema operativo 312 es el responsable de operar el sistema de control 306 mediante la interconexión de los datos con el(los) procesador(es) 308 sin proporcionar una interfaz de usuario y puede ser efectivamente invisible para el usuario, por ejemplo, un piloto. La lógica de control 316 del sistema de control 306 puede configurarse para operar la(s) superficie(s) de control 312 de los CAMD(s) 318 de la extensión de ala activa 304. En una realización, la lógica de control 316 puede controlar la(s) superficie(s) de control 312 basándose en los datos de las condiciones de vuelo recibidos desde el(los) sensor(es) 314. Adicionalmente, los parámetros 320 pueden almacenarse en la memoria 310. Los parámetros pueden ser parámetros predeterminados y la lógica de control 316 puede usarlos para determinar el funcionamiento de la(s) superficie(s) de control 312. En algunas realizaciones, el sistema de control 306 puede operar las superficies de control 312 de forma simultánea o independiente. Únicamente a modo de ejemplo, el sistema de control 306 de la Figura 3 se ilustra en el fuselaje y/o casco de la aeronave 302. Sin embargo, el sistema de control 306 puede situarse en cualquier lugar de la aeronave, incluyendo, aunque no de forma limitativa, la cabina de vuelo, la cola, el ala, la extensión de ala, los dispositivos de punta de ala, o similares.
Como se ha mencionado anteriormente, el sistema de alivio de carga 300 comprende la(s) extensión(es) de ala activa 304, que incluyen CAMD(s) 318 y una(s) superficie(s) de control 312. En diversas realizaciones, una extensión de ala activa 304 puede contener múltiples CAMD 318 con múltiples superficies de control 312. Por ejemplo, la Figura 3 ilustra una aeronave 302 con una extensión de ala activa 304 que comprende dos CAMD 318 donde cada CAMD 318 está asociado con una superficie de control 312.
Configuraciones ilustrativas del dispositivo de modificación de flujo de aire
Las Figuras 4A-H representan varios ejemplos y realizaciones ilustrativos de extensiones de ala y/o recambios de punta de ala, CAMD y dispositivos de punta de ala. Por ejemplo, La Figura 4A muestra un CAMD 400, que puede comprender una sección horizontal 402 que también puede actuar como una extensión de ala de un ala u otra extensión. el CAMD 400 también puede comprender un dispositivo de punta de ala 404, por ejemplo, un dispositivo de punta alar. El dispositivo de punta de ala 404 puede estar integrado en un CAMD 400 o puede estar separado del CAMD 400. El CAMD 400 también puede comprender un sensor 406 para proporcionar los datos de vuelo a un sistema de control 408. El sistema de control 408 puede comprender un(os) controlador(es) (no se muestran) y actuadores (no se muestran) que se configuran para controlar una superficie de control 410. La superficie de control 410, como ha explicado anteriormente con respecto a la superficie de control 112, puede moverse con respecto a la parte posterior de la sección horizontal 402. El CAMD 400 también puede comprender, como se ha explicado anteriormente con respecto a la parte de cuerpo 104, una parte que puede unirse 412 en el lado interior de la sección horizontal 402.
Las Figuras 4B-E muestran varios ejemplos ilustrativos de extensiones de ala con CAMD integrados en las extensiones de ala. Por ejemplo, la Figura 4B muestra una extensión de ala 414 que puede comprender un CAMD 416. El CAMD 416 puede comprender un sistema de control 408 y una superficie de control 410. La superficie de control 410 puede adoptar diversas formas y abarcar diversas distancias de una extensión de ala. Las extensiones de ala 414, 418, 420 y 422 muestran algunas de las posibles configuraciones de la superficie de control 410. Por ejemplo, la extensión de ala 414 comprende una superficie de control 410 que abarca una longitud menor que la longitud total de la extensión de ala 414 con una sección de la extensión de ala 414 en cada extremo de la superficie de control 410. La sección de la extensión de ala 414 en cada extremo de la superficie de control 410 puede ser, aunque no necesariamente, del mismo tamaño.
La Figura 4C muestra una extensión de ala 418 que comprende una superficie de control 410 que abarca una longitud menor que la longitud total de la extensión de ala 418 con una sección de la extensión de ala 418 en un extremo de la superficie de control 410, por ejemplo, en un extremo interior de la extensión de ala 418. La figura 4D muestra la extensión de ala 420 que comprende una superficie de control 410 que abarca toda la longitud de la extensión de ala 420. La Figura 4E muestra una extensión de ala 422 que comprende una superficie de control 410 que abarca una longitud menor que la longitud total de la extensión de ala 422 con una sección de la extensión de ala 422 en un extremo de la superficie de control 410, por ejemplo, en un extremo exterior de la extensión de ala 422.
Aunque la Figura 4D muestra la superficie de control 410 aproximadamente en forma de cuña, no es necesario que la superficie de control tenga un perfil aerodinámico. Por ejemplo, la superficie de control puede ser sustancialmente plana.
Las Figuras 4F-G muestran extensiones de ala que pueden comprender múltiples CAMD integrados en una extensión. Por ejemplo, la Figura 4F muestra una extensión de ala 424, que puede comprender dos CAMD 416. La Figura 4G muestra la extensión de ala 426, que puede comprender tres CAMD 416. El número de CAMD integrados en una extensión de ala no se limita necesariamente a tres. La cantidad de CAMD puede depender de la aeronave, la configuración de la aeronave, la misión, el entorno operativo, los parámetros de rendimiento deseados, las técnicas y los materiales de fabricación, el hardware, entre otros. Adicionalmente, como se explica más adelante, se pueden usar múltiples extensiones de ala con uno o más CAMD coordinados entre sí para conseguir una configuración deseada manteniendo al mismo tiempo un grado de modularidad.
La Figura 4H también muestra varios dispositivos de punta de ala, incluyendo un dispositivo de punta alar 428 y una punta de ala 430. Los dispositivos de punta de ala pueden incluir, pero sin limitación, dispositivos de punta alar, separadores de capa límite, espiroides, puntas de ala rastrilladas, puntas cuadradas, de tubo de aluminio arqueado, puntas caídas, redondeadas, estilo Hoemer, depósito de ala, velas y placas de extremo. Los dispositivos de punta de ala se pueden usar junto con extensiones de ala activas. En algunos casos, el uso de una extensión de ala activa puede permitir el uso de dispositivos de punta de ala que originalmente no podrían usarse en la aeronave original, por ejemplo, dispositivos de punta alar. En general, no necesariamente dentro del alcance de la invención, los dispositivos de punta de ala pueden incluir o no superficies de control, donde las superficies de control pueden o no ser superficies de control activas.
El tamaño de un CAMD para una aeronave puede depender de varios factores. Por ejemplo, el perfil de un CAMD o de la extensión de ala que aloja el CAMD puede coincidir sustancialmente con la forma del perfil aerodinámico 432 y la cuerda 434 del ala en el punto de unión. En diversas realizaciones, esto puede proporcionar una transición sustancialmente gradual desde el ala base hasta la extensión de ala. Sin embargo, varias realizaciones contemplan una intersección disyuntiva entre el ala base y el CAMD o la extensión de ala que aloja el CAMD. Es más, el CAMD o la extensión de ala que aloja el CAMD puede configurarse para soportar una torsión efectiva que cruza el CAMD o la extensión de ala que aloja el CAMD.
Adicionalmente, la longitud de envergadura de la extensión de ala puede basarse en parte en la aeronave, el tamaño, la estructura, la configuración, la velocidad, la misión, el rendimiento, el desempeño deseado y la misión deseada.
El número de CAMD que pueden integrarse en el sistema puede basarse en la longitud de la extensión de ala, así como en los factores antes mencionados. La cantidad de CAMD deseada también puede depender del peso bruto de una aeronave. Por ejemplo, un juego de CAMD puede ser suficiente para una aeronave relativamente ligera de menos de 4.536 kg (10.000 libras) que opera a velocidades relativamente bajas de alrededor de 278 km/h (150 nudos). Adicionalmente, se pueden preferir dos o más conjuntos de CAMD para una aeronave de más de 4536 kg (10.000 libras).
Otros factores que pueden influir en el número de CAMD pueden ser el tamaño de los CAMD, que incluye, aunque no de forma limitativa, el tamaño de la superficie de control, el ángulo de deflexión, el momento de charnela resultante a la velocidad operativa de la aeronave y el ángulo de deflexión, y la potencia y autoridad del motor/actuador.
El tamaño de la superficie de control de un CAMD puede comprender una longitud de cuerda que puede medirse en porcentaje de la cuerda de la extensión de ala. Este valor puede variar desde el 100 % de la cuerda de la extensión de ala (donde toda la longitud de la cuerda de la extensión de ala se mueve como parte de la superficie de control) hasta un pequeño porcentaje, menos del 1 % de la cuerda de extensión de ala. En diversas realizaciones, una superficie de control puede configurarse para tener una longitud de cuerda en una proporción similar a la de una superficie de control adyacente o cercana del ala base, por ejemplo, un alerón.
La longitud de la envergadura o la anchura de un CAMD también puede basarse en los factores antes mencionados. Adicionalmente, la longitud de la envergadura o la anchura de un CAMD también puede basarse en implicaciones de fabricación y modularidad. Por ejemplo, un CAMD se puede configurar con una anchura establecida. Esto puede representar un balance de los factores antes mencionados. Por ejemplo, se puede seleccionar un motor de suficiente potencia y tiempo de respuesta para mover una superficie de control lo suficientemente rápido como para producir una respuesta o movimiento deseado.
Configuraciones ilustrativas de dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlablesLas Figuras 5A-F representan varios ejemplos ilustrativos de alas, extensiones de ala y/o recambios de puntas de ala, CAMD y dispositivos de punta de ala. Por ejemplo, La Figura 5A muestra un ala base 500 que comprende una sección de ala 502 y un dispositivo de punta de ala 504. El ala base 500 puede incluir o no puntas de ala y/o dispositivos de punta de ala que pueden reemplazarse por una extensión de ala o extenderse hacia fuera mediante una extensión de ala.
Varios ejemplos de extensiones de ala activa contemplan cambiar el ala base 500 desde una configuración inicial hasta una configuración modificada que puede incorporar múltiples CAMD. Por ejemplo, la Figura 5B muestra un ala modificada 506 que comprende una sección de ala 502 y una extensión de ala 424. Como se ha explicado anteriormente con respecto a la Figura 4, la extensión de ala 424 comprende múltiples CAMD, por ejemplo, dos. El ala modificada 506 puede integrar o no un dispositivo de punta de ala. Por ejemplo, el ala modificada 506 puede integrar una configuración de punta de ala cuadrada o redondeada.
La Figura 5C muestra el ala modificada 508 que comprende una sección de ala 502 y extensiones de ala 414. En este ejemplo, dos extensiones de ala 414 están acopladas entre sí adyacentes la una a la otra. Este planteamiento puede crear una única extensión de ala efectiva construida a partir de extensiones de ala 414 que de otro modo serían modulares. Como se ha explicado anteriormente con respecto a la Figura 4, la extensión de ala 414 comprende un CAMD. Adicionalmente, el ala modificada 508 puede comprender una característica de punta de ala. En este caso, se puede usar una característica de punta de ala preexistente 504.
La Figura 5D muestra el ala modificada 510 que comprende una sección de ala 502 y extensiones de ala 414 adyacentes entre sí. En el presente documento, el ala modificada 510 puede comprender una característica de punta de ala, por ejemplo, el dispositivo de punta alar 512.
La Figura 5E muestra el ala modificada 514 que comprende una sección de ala 502 y extensiones de ala 414 adyacentes entre sí. En el presente documento, el ala modificada 514 puede comprender una característica de punta de ala, por ejemplo, un CAMD 400. Como se ha explicado anteriormente con respecto a la Figura 4, el CAMD 400 puede comprender una extensión de ala, así como un dispositivo de punta de ala. En este caso, el CAMD 400 proporciona tanto una extensión de ala como un dispositivo de punta alar. Esta configuración puede proporcionar tres CAMD por ala modificada 514.
La Figura 5F muestra el ala modificada 516 que comprende una sección de ala 502 y extensiones de ala 518 y 520 adyacentes entre sí. En el presente documento, la geometría de planta alar de un ala base, por ejemplo, una conicidad desde la base hasta la punta, si está presente, puede extenderse a través de las extensiones de ala 518 y 520. Por ejemplo, la extensión de ala 520 puede ser más pequeña en el área de forma plana en comparación con la extensión de ala 518 ya que la extensión de ala 520 está fuera de la extensión de ala 518 con respecto al ala base 502.
Como se ha explicado anteriormente, es posible un amplio intervalo en el número de CAMD y en la configuración de estos. Esto puede permitir la flexibilidad y modularidad de un sistema. Esto puede también conllevar un menor número de piezas base, configuraciones y certificaciones que pueden requerirse en un sistema que no proporciona modularidad y donde habría que crear un sistema personalizado para cada nueva configuración.
Dispositivos ilustrativos de modificación de flujo de aire
La Figura 6 representa la extensión de ala activa 100 de la Figura 1 e incluye una vista de extremo 600 de la extensión de ala activa 100, tomada a lo largo de la línea A--A. La vista de extremo 600 cruza la parte de cuerpo 104 de la extensión de ala 100. Adicionalmente, la vista de extremo 600 de la parte de cuerpo 104 de la extensión de ala 100 ilustra una realización de los componentes del sistema de control 306 de la Figura 3 situado en la extensión de ala activa 100. Como se muestra en la Figura 6, el sistema de control 306 puede situarse en la parte de cuerpo 104 de la extensión de ala 100; sin embargo, el sistema de control 306 puede situarse en la parte angulada 106 de la Figura 1 de la extensión de ala 100, en otras partes de la extensión de ala activa 100, o en cualquier ubicación de la aeronave, incluyendo, por ejemplo, el fuselaje. El sistema de control 306 también puede distribuirse en varias partes del CAMD, de la extensión de ala y/o de la aeronave.
En una realización, únicamente a modo de ejemplo, el sistema de control 306 puede acoplarse comunicativamente y/o mecánicamente a la superficie de control 112 por medio de una conexión 602. La Figura 3 ilustra la conexión 602 como un acoplamiento sustancialmente recto desde el sistema de control 306 hasta la superficie de control 112. Sin embargo, la conexión 602 puede doblarse, girar, pivotar, o ser una serie de conexiones múltiples para realizar la conexión 602. La conexión 602 entre el sistema de control 306 y la superficie de control 112 puede operarse vía electrónica, mecánica o mediante cualquier otro recurso para acoplar la superficie de control 112 al sistema de control 306. La superficie de control 112 puede acoplarse a la extensión de ala activa 100 mediante una charnela, un pivote u otro dispositivo giratorio 604 para permitir que la superficie de control 112 rote el extremo posterior hacia arriba y/o hacia abajo en relación con el cuerpo de la extensión de ala activa 100. Como se ha indicado anteriormente, las órdenes que da el sistema de control 306 para operar la superficie de control 112 de la extensión de ala activa pueden basarse en los datos de las condiciones de vuelo recibidos por el sistema de control 306 desde los sensores 114 de la aeronave 302.
La Figura 7 ilustra una realización 700 del sistema de control 306 visto a través de la vista de extremo 600 de la extensión de ala activa 100. Como se ha explicado con referencia a las Figuras 3 y 6, el sistema de control 306 puede controlar la superficie de control 112 de la extensión de ala activa 100 basándose en los datos de las condiciones del vuelo. El sistema de control 306 puede acoplarse a la superficie de control 112 que puede ser ilustrativo del dispositivo de modificación de flujo de aire 110 ilustrado en la Figura 1. La superficie de control 112 puede acoplarse a la extensión de ala activa 100 mediante una charnela, un pivote u otro dispositivo giratorio 304 para permitir que la superficie de control 112 se mueva en relación con las órdenes que el sistema de control 306 da.
Adicionalmente, únicamente a modo de ejemplo, la Figura 7 representa un ejemplo ilustrativo de un sistema de control mecánico 702. El sistema de control mecánico 702 puede incluir un lastre agregado 704 acoplado a un muelle 706. El lastre agregado 704 puede estar fabricado de plomo o de cualquier otro peso que pueda activar el sistema de control mecánico 702. El muelle 706 puede estar hecho de muelles helicoidales, muelles de arco, o cualquier otro dispositivo utilizado para crear resistencia para el lastre agregado 704. En un ejemplo, el lastre agregado 704 puede acoplarse a la superficie de control 112 por medio de un sistema de acoplamiento 708. Únicamente a modo de ejemplo, el sistema de acoplamiento 708 puede ser un objeto rígido, una correa, cadena, u otro recurso para acoplar el lastre agregado 704 a la superficie de control 112. El sistema de acoplamiento 708 se ilustra únicamente a modo de ejemplo, con dos puntos de conexión 710 y 712, y un punto fijo 716. El sistema de acoplamiento 708 también puede contener una serie de puntos de pivote, ángulos u otras conexiones. El sistema de acoplamiento 708 puede configurarse para conectarse al muelle 706 en el punto 714.
En un ejemplo, el sistema mecánico 702 puede configurarse para reaccionar a las condiciones en vuelo, por ejemplo, una ráfaga de viento, maniobras producidas por uno o más pilotos, o cualquier otra condición en el ala de la aeronave. Basándose en las condiciones de vuelo, el lastre agregado 704 puede cambiar de posición dentro del sistema mecánico 702 con respecto al muelle 706. Por ejemplo, el lastre agregado 704 puede ascender, descender o cambiar de ubicación, dependiendo de las condiciones en vuelo. Cuando el lastre agregado 704 cambia de ubicación, puede hacer que el sistema de acoplamiento 708 inicie una fuerza de resistencia en el muelle 706, lo que provoca que el punto de conexión 710 se mueva. En consecuencia, el movimiento del punto de conexión 710 puede ajustar los puntos de conexión 712 de modo que el sistema de acoplamiento 708 haga que la conexión 604 se ajuste a la superficie de control 112.
La Figura 8 ilustra una realización adicional 800 de un sistema de control lógico 802 visto desde una vista de extremo 600 de la extensión de ala activa 100. Como se ha explicado con referencia a las Figuras 3, 6 y 7, el sistema de control lógico 802, muy parecido al sistema de control 306 de la Figura 7, puede controlar la superficie de control 112 de la extensión de ala activa 100 basándose en los datos de las condiciones de vuelo. A modo de ejemplo, y no de limitación, la realización 800 de la Figura 8 puede incluir uno o más sensores 114, un controlador lógico 804, y un actuador, por ejemplo, un motor 806. Los sensores 114 pueden ser representativos de los sensores ilustrados en la Figura 1. Los sensores 114 pueden estar acoplados electrónicamente al controlador lógico 804. El controlador lógico 804 puede estar acoplado al motor 806. El motor 806, únicamente a modo de ejemplo, puede ser un motor eléctrico. En un ejemplo, el motor 806 puede estar acoplado a la superficie de control 112. El motor 806 puede ser capaz de rotar la parte posterior de la superficie de control 112 hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de las condiciones en vuelo recibidas y de las condiciones de vuelo predeterminadas que se han programado en el controlador lógico 802. Adicionalmente, el motor 806 puede acoplarse a la superficie de control 112 mediante medios electrónicos, neumáticos, hidráulicos, o mediante otro recurso para accionar la superficie de control 112. En al menos una realización, y únicamente a modo de ejemplo, el motor 806 puede hacer que la superficie de control 112 pivote sobre un eje, moviendo la parte posterior hacia arriba o hacia abajo para ajustar la superficie de control 112 según lo calculado por el controlador lógico 802.
El controlador lógico 804 puede estar situado en la extensión de ala activa 100, la cabina de vuelo (no se muestra), el fuselaje principal de la aeronave (no se muestra), o en cualquier lugar situado dentro o sobre la aeronave. Los sensores 114 situados en la aeronave 302 pueden recibir primero los datos de las condiciones de vuelo. La información puede ser el resultado de maniobras en vuelo que el piloto ha deliberado, ráfagas de viento u otras causas de cambio en las condiciones de la aeronave. El controlador lógico 804 puede recibir la información recopilada por los sensores 114 y los datos pueden analizarse o procesarse de otro modo. En un ejemplo, el controlador lógico 804 puede programarse con unas condiciones de vuelo predeterminadas que pueden ser representativas de una marca y modelo específicos de la aeronave. Adicionalmente, el controlador lógico 804 puede calcular la posición de la superficie de control 112 basándose en las condiciones en vuelo para minimizar el momento de carga en el ala. Dicho de otra forma, el controlador lógico 804 puede recibir las condiciones en vuelo y determinar la posición requerida de la superficie de control 112. Adicionalmente, el controlador lógico 804 puede enviar una señal al motor 806 al que puede acoplarse para efectuar el control de la superficie de control 112. Únicamente a modo de ejemplo, el motor 806 puede ser electrónico, neumático, hidráulico o de cualquier otro tipo de motor.
Gráficos comparativos ilustrativos
La Figura 9 ilustra un gráfico 900 que compara el coeficiente de sustentación normalizado local o la distribución de sustentación de un ala de una aeronave en relación con su ubicación en el ala de la aeronave. El ala de la Figura 9 es una representación general de un ala y no representa una marca o modelo específico de ala de avión. El eje X del gráfico ilustra la ubicación en el ala. Se representa en porcentaje (%) de la semienvergadura del ala. La longitud del ala es una mera representación y no es limitante del tamaño del ala en la que se puede instalar una extensión de ala activa 100. El eje Y es representativo de la distribución de sustentación en el ala. La carga es mayor cuanto más cerca está del centro del avión. El gráfico 900, con fines únicamente ilustrativos, ilustra un ejemplo de la distribución de carga que puede experimentar una aeronave. El gráfico 900 no es restrictivo en cuanto a si la carga distribuida puede estar, más o menos, en cualquier punto del gráfico. El gráfico 900 es representativo de la forma básica de la carga distribuida que puede tener un ala.
El gráfico 900 ilustra la distribución de sustentación de un ala de fabricación tradicional, que está representado por la línea con guiones y dos puntos en el gráfico 900. El gráfico 900 también ilustra la distribución de sustentación del ala cuando se instala una extensión de ala tradicional con un dispositivo de punta de ala, por ejemplo, un dispositivo de punta alar, que está representado por una la línea discontinua. Adicionalmente, el gráfico 900 ilustra la distribución de sustentación del ala cuando se incorpora una extensión de ala activa 100 con un dispositivo de punta de ala en el ala.
La comparación ilustra que la distribución de sustentación producida por la extensión de ala tradicional con un dispositivo de punta de ala, por ejemplo, un dispositivo de punta alar, puede ser mayor en la punta de ala. Esto puede mover el centro de sustentación del ala hacia fuera, lo que puede aumentar las cargas de flexión del ala. Sin embargo, cuando el ala tiene una extensión de ala activa 100 que utiliza el sistema de alivio de carga 300, la distribución de sustentación en la punta de ala puede caer significativamente por debajo de la de un dispositivo de punta alar tradicional. El gráfico 900 ilustra que la carga puede incluso caer por debajo de cero en la ubicación de la punta de ala (el punto más alejado de la aeronave). Estas cargas son representativas de la carga de diseño en la aeronave, que es la carga más elevada que puede tener una aeronave.
Cuando las superficies controlables de extensión de ala activa 112 están desplegadas, la extensión de ala activa 100 produce los mismos beneficios en cuanto a eficiencia que un dispositivo de punta alar pasivo o fijo. Cuando el coeficiente de sustentación normalizado local aumenta y las cargas en el ala aumentan, las superficies de control 112 en la extensión de ala 100 pueden ajustarse para reducir las cargas en el ala. En una realización, las superficies de control del flujo de aire 112 pueden estar sin desplegar o sin salir la mayor parte del tiempo. Sin embargo, en otra realización, podrán desplegarse únicamente cuando la carga en el ala se acerque a las cargas de diseño originales.
La Figura 10 ilustra un gráfico 1000 que representa una comparación de tensiones de diseño de ala de sistemas de extensión de ala activos, un ala con un dispositivo de punta alar sin sistema activo y un ala estándar. La tensión de diseño o carga de diseño es la carga crítica a la que la estructura de ala se diseñó para funcionar. El eje X representa la ubicación a lo largo de la longitud del ala de una aeronave. La unidad se muestra en porcentaje (%) de la semienvergadura de ala. La longitud del ala es una mera representación y no es limitante del tamaño del ala en la que se puede instalar una extensión de ala activa 100. Adicionalmente, en la Figura 10, el eje Y representa la carga en el ala. Esta carga es ilustrativa del momento de carga de diseño flector radicular. La comparación muestra la carga estándar que soporta el ala. El gráfico 1000 tiene fines ilustrativos únicamente y no pretende ser restrictivo de ninguna manera. El momento de carga flector radicular puede ser mayor o menor para diferentes marcas y modelos de ala. El gráfico 1000 también muestra la carga de un ala cuando se agrega una extensión de ala y/o un dispositivo de punta alar sin sistemas activos. Adicionalmente, el gráfico 1000 muestra las cargas del ala cuando se añade una extensión de ala y/o un dispositivo de punta alar al ala.
Con el sistema de alivio de carga 300 habilitado en la extensión de ala 100, el momento de carga de diseño pueden ser menores que las cargas de diseño en el ala con un dispositivo de punta alar sin sistema activo. Adicionalmente, con el sistema de alivio de carga 300 habilitado en la extensión de ala 100, los momentos de carga pueden ser menores que las cargas de las alas sin haber instalado extensiones de ala y/o dispositivos de punta alar. Los dispositivos de punta alar y las extensiones tradicionales aumentan la tensión del ala, en función del factor de carga y reducen sustancialmente la vida de fatiga del ala. La pendiente de la curva de "tensión por g" es normalmente lineal y la adición de dispositivos de punta alar pasivas aumenta la pendiente, lo que reduce la vida esperada y la duración calculada del ala. Las extensiones de ala activas reducen la pendiente de esta curva para que sea igual o menor que la pendiente de la curva original.
Control ilustrativo de los dispositivos de modificación de flujo de aire
Como se ha explicado anteriormente, un controlador puede recibir datos en vuelo que reflejan las condiciones de vuelo actuales a las que la aeronave se enfrenta, por ejemplo, una ráfaga o una maniobra. Estos datos los puede proporcionar un sensor dentro de la aeronave y el controlador puede convertirlos o recibirlos en forma de datos de condiciones de vuelo. Basándose en estos datos, un controlador puede hacer que se mueva una superficie de control, si se desea, para responder a las condiciones de vuelo actuales. Por ejemplo, si una aeronave encuentra una ráfaga en dirección vertical, el sensor puede detectar la ráfaga, por ejemplo, a través de un cambio en el voltaje de un acelerómetro y transmitir esos datos a un controlador. El controlador puede recibir estos datos y ajustar uno o más CAMD de una extensión de ala. El ajuste puede hacer que una superficie de control de un CAMD se desvíe reduciendo la sustentación generada por la extensión de ala.
En diversas realizaciones y regímenes de vuelo, el tiempo de reacción puede afectar a la eficacia de un CAMD para aliviar las cargas provocadas por ráfagas y/o maniobras en la extensión de ala. A modo de ejemplo no limitativo, de acuerdo con esta aplicación, los CAMD pueden configurarse para proporcionar una respuesta inicial de un controlador en 10 milisegundos (ms) tras la detección de una ráfaga o maniobra, y para completar un movimiento inicial de una superficie de control del CAMD, durante los primeros 500 ms tras la detección. En diversas realizaciones, de acuerdo con esta aplicación, un controlador puede configurarse para hacer que una superficie de control empiece a moverse en 8 ms tras la detección de una perturbación y complete un movimiento inicial de una superficie de control en 100 ms. Varias realizaciones pueden contemplar tiempos de respuesta y de finalización más rápidos o más lentos.
En una extensión de ala, el control de múltiples CAMD puede ser independiente entre sí o puede estar coordinado. Por ejemplo, el control independiente de cada CAMD en una extensión de ala puede proporcionar una respuesta y un despliegue simultáneo de cada CAMD. En ese caso, un sistema de control o sistemas de control que respondan a los mismos datos en vuelo pueden hacer que CAMD similares tengan respuestas similares o iguales. En las realizaciones donde las extensiones de ala tienen más de un CAMD, los factores de control pueden configurarse para que sean ajustables. Esos factores de control pueden incluir valores iniciales, umbrales y configuraciones de respuesta inicial para abordar el número y la capacidad de respuesta de los CAMD individuales.
Diversas realizaciones proporcionan respuestas coordinadas de múltiples CAMD de una extensión de ala. La respuesta coordinada puede comprender hacer que múltiples CAMD respondan al mismo tiempo. A modo de ejemplo no limitativo, se puede configurar una extensión de ala que tenga dos CAMD para desplegar los CAMD en una respuesta coordinada y sincronizada donde, inicialmente, ambos CAMD se despliegan al mismo tiempo. En ese caso, los CAMD pueden desplegarse mediante una deflexión igual o diferente. En diversas realizaciones, una extensión de ala que tiene dos CAMD puede configurarse para hacer que un primer CAMD situado interior a un segundo CAMD se despliegue inicialmente con una deflexión menor que el segundo CAMD. Adicionalmente o como alternativa, la extensión de ala que tiene dos CAMD puede configurarse para hacer que el primer CAMD situado interior a un segundo CAMD se despliegue inicialmente con una deflexión mayor que el segundo CAMD.
De acuerdo con la invención, la respuesta coordinada comprende hacer que los múltiples CAMD respondan por fases o de forma escalonada. En una primera realización, el primer CAMD que está situado interior al segundo CAMD se desplegará, inicialmente, después del segundo CAMD exterior. El segundo CAMD se desplegará si/cuando una ráfaga o maniobra supera un primer factor de carga/umbral de tensión. El primer CAMD se desplegará después del despliegue del segundo CAMD si/cuando una ráfaga o una maniobra supera un segundo factor de carga/umbral de tensión más elevado. El primer y segundo factor de carga/umbral de tensión se configuran para mantener, para un ala determinada sin una extensión de ala, las cargas de la sección de la envergadura dentro de los valores de diseño originales o por debajo de los mismos.
Como alternativa, el primer CAMD que está situado interior al segundo CAMD se desplegará, inicialmente, antes que el segundo CAMD exterior. El primer CAMD se desplegará si/cuando una ráfaga o maniobra supera un primer factor de carga/umbral de tensión. En este caso, el segundo CAMD se desplegará después del despliegue del primer CAMD si/cuando una ráfaga o maniobra supera un segundo factor de carga/umbral de tensión más elevado. El primer y segundo factor de carga/umbral de tensión se configuran para mantener, para un ala determinada sin una extensión de ala, las cargas de la sección de la envergadura dentro de los valores de diseño originales o por debajo de los mismos.
Es más, como ejemplo ilustrativo y no limitativo, en diversas realizaciones que contemplan un despliegue coordinado de múltiples CAMD, el mayor grado el despliegue del segundo CAMD en comparación con el primer CAMD puede considerarse una respuesta aproximada. Es más, el despliegue del primer CAMD puede considerarse como un ajuste fino o vernier.
Las Figuras 11A-D representan una realización ilustrativa en la que se coordina el despliegue de múltiples CAMD. La Figura 11A muestra un sistema activo de modificación de flujo de aire 1100 que puede implementarse en una aeronave (no se muestra) que tiene un ala 1102. El sistema activo de flujo de aire puede comprender una extensión de ala 1104 que comprende un primer CAMD 1106 y un segundo CAMD 1108. El primer CAMD 1106 puede estar situado exterior al segundo CAMD 1108 con respecto al ala 1102. El primer CAMD 1106 puede comprender un controlador (no se muestra) y una superficie de control 1110, mientras que el segundo CAMD 1108 puede comprender un controlador (no se muestra) y una superficie de control 1112.
Como se ha explicado anteriormente, en diversas realizaciones, la extensión de ala 1104 puede configurarse para hacer que el primer CAMD 1106 despliegue la superficie de control 1110 en un mayor grado/magnitud/deflexión en comparación con la superficie de control 1112 del segundo CAMD 1108.
Las Figuras 11B-D muestran tres vistas adicionales del sistema activo de modificación de flujo de aire 1100. Por ejemplo, la Figura 11B representa una vista del sistema activo de flujo de aire 1100 desde el borde de fuga del ala 1102 y la extensión de ala 1104. La Figura 11C representa una vista del sistema activo de modificación de flujo de aire 1100 a lo largo del plano de visión C--C mostrado en la Figura 11B. La Figura 11C también representa un controlador 1114 de un CAMD 1108 que puede hacer que se despliegue la superficie de control 1112. La Figura 11C representa una vista del sistema activo de modificación de flujo de aire 1100 a lo largo del plano de visión C--C que se muestra en la Figura 11B donde la superficie de control 1112 se despliega hasta una primera posición 1116 a un ángulo9(theta) que se mide desde la posición sin desplegar 1118. La Figura 11C también muestra la superficie de control 1110 que se despliega a una segunda posición 1120 a un ánguloy(phi) que se mide desde la posición sin desplegar 1118.
Aeronaves ilustrativas con extensiones de ala activas
Las Figuras 12 y 13 representan realizaciones ilustrativas de aeronaves con extensiones de ala activas. Por ejemplo, La Figura 12 representa un sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 implementado en una aeronave 1202 que incluye al menos una extensión de ala activa 1204 unida. Los componentes del sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 pueden incluir una(s) extensión(es) de ala activa 1204, un sistema de control 1206, sensores 1208, CAMD(s) 1210, y una(s) superficie(s) de control 1212.
Como se ha mencionado anteriormente, el sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 puede comprender un sistema de control 1206. El sistema de control 1206 puede configurarse para controlar las extensiones de ala activa 1204 de la aeronave 1202. El sistema de control 1206 puede recopilar y/o recibir datos de los sensores 1208. Estos datos pueden transferirse a través de una conexión o conexiones de datos 1214. En diversas realizaciones, el sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 puede estar integrado o separado de los sistemas de piloto automático y/o de sistemas de vuelo de vuelo por señales eléctricas de la aeronave. Expuesto de otra forma, el sistema de control 1206 puede configurarse para controlar los CAMD independientemente de, o en coordinación con, o mediante un piloto automático y/o un sistema de mandos de vuelo eléctricos de la aeronave.
Como se ha mencionado anteriormente, el sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 puede comprender extensiones de ala activa 1204, CAMD(s) 1210, y una(s) superficie(s) de control 1212. En diversas realizaciones, una extensión de ala activa 1204 puede contener múltiples CAMD 1210 con múltiples superficies de control 1212. Por ejemplo, la Figura 12 ilustra una aeronave 1202 con una extensión de ala activa 1204 que comprende dos CAMD 1210 donde cada CAMD 1210 está asociado con una superficie de control 1212.
Se ha implementado un ejemplo de sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 en una aeronave 1202, tal como una C-130, a la que se le ha instalado una extensión de ala de aproximadamente 1,82 m (6 pies)). Las extensiones resultantes pueden aumentar el alcance de la aeronave sin aumentar las tensiones operativas, eliminando así el requisito de realizar un análisis de tensiones detallado para reforzar la estructura de la aeronave, que incluye, las alas, por ejemplo. Esta realización puede proporcionar una extensión de ala que comprende dos CAMD para cada ala. Este planteamiento puede permitir la instalación de extensiones de ala activas con o sin la integración o modificación de los sistemas de control existentes, incluyendo, aunque no de forma limitativa, el piloto automático, las superficies de control OEM y los sistemas hidráulicos. La instalación de un sistema de extensión de ala activa puede conseguirse como un complemento postventa y no es necesario instalarlo durante la construcción de una aeronave.
La Figura 13 representa un sistema activo de modificación de flujo de aire 1300 implementado en una aeronave 1202 que incluye al menos una extensión de ala activa 1204 unida. El sistema activo de modificación de flujo de aire 1300 es similar al sistema activo de modificación de flujo de aire 1200. Sin embargo, el sistema activo de flujo de aire 1300 incorpora dispositivos en la punta del ala, por ejemplo, dispositivos de punta alar 1302. La incorporación del dispositivo de punta alar 1302 puede hacer que se usen umbrales y parámetros distintos a los empleados en el sistema activo de modificación de flujo de aire 1200 cuando todos los demás factores son iguales.
Métodos ilustrativos
La Figura 14 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo 1400 para operar dispositivos múltiples de modificación de flujo de aire controlables. Como se ha explicado anteriormente, los sensores reciben datos basados en las condiciones de vuelo de la aeronave. El método puede implementarse, aunque no necesariamente, mediante el uso de los sensores y los sistemas de control descritos en el presente documento. Para facilitar la comprensión, el método 1400 se describe en el contexto de la configuración que se muestra en las Figuras 3 y 11A-D. Sin embargo, el método 1400 no se limita al rendimiento usando tal configuración y puede aplicarse a otras aeronaves y otros tipos de extensiones de ala.
En esta implementación particular, el método 1400 comienza en el bloque 1402 en el que un sistema de control, tal como el sistema de control 306, recibe datos de uno o más sensores, tales como los sensores 314, situados en o sobre la aeronave 302. Los datos recibidos de los sensores pueden comprender datos de las condiciones de vuelo que pueden incluir, pero no se limitan a, datos del factor de carga en vuelo, datos de la velocidad aerodinámica, datos del peso de la aeronave y/o datos de la altitud.
En el bloque 1404, se pueden ajustar uno o más CAMD. El ajuste de los CAMD 318 puede basarse en parte en los datos recibidos en el bloque 1402. Por ejemplo, los datos de las condiciones de vuelo se reciben como una señal y se interpretan mediante la lógica de control 316 usando los parámetros 320. La lógica de control 316 puede determinar el funcionamiento de la(s) superficie(s) de control 312, tal como determinar una posición o posiciones para desplegar la(s) superficie(s) de control 312. Por ejemplo, la lógica de control 316 puede determinar que se debe desplegar una superficie de control 1110 hasta la posición 1120 como se muestra en la Figura 11D. La lógica de control 316 puede generar una señal para hacer que la superficie de control se mueva.
En el bloque 1406, un actuador o un controlador recibe la señal de la lógica de control 316, por ejemplo, el controlador 1114 como se muestra en la Figura 11C. El actuador o el controlador puede, por tanto, actuar y/o hacer que se despliegue una superficie de control. En diversas realizaciones, la superficie de control se despliega mediante la rotación de una charnela a lo largo de un eje de rotación. Por ejemplo, el controlador 1114 puede hacer que la superficie de control 1112 se despliegue hasta la posición 1116. La superficie de control puede ajustarse a la posición 1116 desde otra posición. Por ejemplo, la superficie de control 1112 inicialmente puede estar en un ángulo mayor o menor que9(theta) y desplegada en la posición 1116.
En diversas realizaciones, el método 1400 se repite para proporcionar ajustes de los múltiples CAMD durante el transcurso de un vuelo que tienen en cuenta los cambios en las condiciones de vuelo de la aeronave.
Varias realizaciones del método 1400 proporcionan el ajuste de los CAMD de una pluralidad de CAMD independientemente de otros CAMD. Por ejemplo, en el bloque 1404, la lógica de control 316 puede configurarse para determinar una posición de una superficie de control de un primer CAMD de la pluralidad de CAMD independientemente de una superficie de control de un segundo CAMD de la pluralidad de CAMD. En el bloque 1406, basado en parte en la lógica de control 316, un primer CAMD de la pluralidad de CAMD se ajusta independientemente de un segundo CAMD de la pluralidad de CAMD. En algunos casos, esto puede hacer que el primer y segundo CAMD reaccionen sustancialmente de la misma manera, ya que cada CAMD puede reaccionar de forma independiente a los mismos datos de condiciones de vuelo.
Diversas realizaciones del método 1400 proporcionan el ajuste de la pluralidad de CAMD coordinados entre sí. Por ejemplo, en el bloque 1404, la lógica de control 316 puede configurarse para determinar una posición de una superficie de control de un primer CAMD de la pluralidad de CAMD en coordinación con una superficie de control de un segundo CAMD de la pluralidad de CAMD. En el bloque 1406, basado en parte en la lógica de control 316, un primer CAMD de la pluralidad de CAMD puede ajustarse en coordinación con un segundo CAMD de la pluralidad de CAMD. En diversas realizaciones, la magnitud de la respuesta de los CAMD de la pluralidad de CAMD puede ser distinta. Por ejemplo, el ajuste de un primer CAMD de la pluralidad de CAMD proporciona una primera respuesta de control. El ajuste de un segundo CAM<d>de la pluralidad de CAMD proporciona una segunda respuesta de control.
En algunos casos, la magnitud de la segunda respuesta de control puede ser mayor que la primera respuesta de control. Por ejemplo, la lógica de control 316 puede proporcionar una primera señal que hace que la superficie de control 1110 del primer CAMD 1106 se mueva a la posición 1120 en un ánguloy(phi) que se mide desde la posición sin desplegar 1118 generando una primera respuesta de control. La lógica de control 316 también puede proporcionar una segunda señal que hace que la superficie de control 1112 del segundo CAMD 1108 se mueva a la posición 1116 en un ángulo9(theta) que se mide desde la posición sin desplegar 1118 generando una segunda respuesta de control. En diversas realizaciones, el ánguloy(phi) puede ser mayor o menor que el ángulo9(theta). En diversas realizaciones, el ánguloy(phi) puede ser mayor que cero, mientras que el ángulo9(theta) puede ser sustancialmente igual a cero. Adicionalmente o como alternativa, los ángulosy(phi) y9(theta) puede ser iguales o sustancialmente similares configurando al menos un subconjunto de la pluralidad de CAMD para actuar de forma sincronizada.
En diversas realizaciones y configuraciones, el control coordinado, como se ha explicado anteriormente, puede configurarse para hacer que un CAMD exterior proporcione un ajuste aproximado, que puede comprender una respuesta inicial más amplia, mientras que un CAMd interior proporciona un ajuste fino, que puede comprender una respuesta inicial más pequeña en comparación con la respuesta inicial del CAMd exterior. Un ejemplo de esto puede verse en las Figuras 11A-D. Adicionalmente o como alternativa, se puede configurar un CAMD interior para proporcionar un ajuste aproximado y se puede configurar un CAMD exterior para proporcionar un ajuste fino.
Conclusión
Aunque las realizaciones se han descrito en un lenguaje específico de las características estructurales y/o actos metodológicos, debe entenderse que la divulgación y las reivindicaciones adjuntas no necesariamente se limitan a las características o actos específicos descritos. Más bien, las características y actos específicos se divulgan como formas ilustrativas de implementación de las realizaciones. Por ejemplo, los actos metodológicos no necesitan realizarse en el orden o en las combinaciones descritas en el presente documento y podrán realizarse en cualquier combinación de uno o más actos.
Claims (13)
1. Un sistema de alivio de carga (300) que comprende una extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) y un sistema de control (306, 408, 802, 1206),
en donde la extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) puede unirse fijamente a un ala base (102, 500, 1102) de una aeronave (302, 1202),
en donde la extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) comprende:
una parte horizontal que, cuando se une a la aeronave (302, 1202), es sustancialmente paralela al ala base (102, 500, 1102) de la aeronave (302, 1202), estando la parte horizontal configurada para unirse fijamente a una parte exterior del ala base (102, 500, 1102) de la aeronave (302, 1202); y
una pluralidad de dispositivos de modificación de flujo de aire controlables CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) acoplada a la parte horizontal de la extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204), estando la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) configurada para aliviar una carga del ala base (102, 500, 1102) y para ser controlable independientemente de una superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) del ala base (102, 500, 1102); y un CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) que está acoplado al sistema de control (306, 408, 802, 1206) para controlar una superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) del CAMD,caracterizado por que,
el sistema de control (306, 408, 802, 1206) está configurado para controlar la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) independientemente de un piloto automático y/o un sistema de vuelo por señales eléctricas de la aeronave (302, 1202), en donde el sistema de control (306, 408, 802, 1206) se opera sin proporcionar una interfaz de usuario, y
en donde el sistema de control está configurado de manera que un primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior a un segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), se despliega si una ráfaga o una maniobra supera un primer factor de carga o umbral de tensión, y el sistema de control está configurado de manera que el segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de los CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) se despliega posteriormente al despliegue del primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior al segundo Ca Md (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), si una ráfaga o una maniobra supera un segundo factor de carga o umbral de tensión más elevado;
o en donde el sistema de control está configurado de manera que el primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior al segundo CAmD (110, 20 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), se despliega posteriormente al despliegue del segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), si una ráfaga o maniobra supera el segundo factor de carga o umbral de tensión más elevado, y el sistema de control está configurado de manera que el segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) se despliega si una ráfaga o maniobra supera un primer factor de carga o umbral de tensión.
2. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 1, en donde el sistema de control (306, 408, 802, 1206) está configurado para controlar la superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) del CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) independiente de una superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) de otro CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210).
3. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 1, en donde el sistema de control (306, 408, 802, 1206) está configurado para controlar la superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) del CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) en coordinación con otro CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210).
4. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 1, en donde el sistema de control (306, 408, 802, 1206) comprende un dispositivo de control con lógica de control (316), estando el dispositivo de control configurado para acoplarse comunicativamente a un sensor (114, 210, 314, 406, 1208) situado en la aeronave (302, 1202).
5. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 4, en donde el dispositivo de control está configurado, cuando se acopla al sensor (114, 210, 314, 406, 1208), para recibir una señal del sensor (114, 210, 314, 406, 1208) situado en la aeronave (302, 1202) para indicar las condiciones de vuelo de la aeronave (302, 1202).
6. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 5, en donde el dispositivo de control está configurado, además, para ajustar el CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), al menos parcialmente, basándose en la señal del sensor (114, 210, 314, 406, 1208) situado en el avión (302, 1202).
7. El sistema de alivio de carga (300) de la reivindicación 1, que además comprende un dispositivo de punta de ala (404) directamente acoplado a una parte exterior de la parte horizontal.
8. Un método que comprende:
recibir datos de las condiciones de vuelo desde un sensor (114, 210, 314, 406, 1208) situado en una aeronave (302, 1202); y
ajustar una pluralidad de dispositivos de modificación de flujo de aire controlables CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) situados en una extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) de la aeronave (302, 1202) basándose al menos en parte en los datos de las condiciones de vuelo recibidas,
estando la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) situada en una parte horizontal de la extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) que es sustancialmente paralela a un ala base (102, 500, 1102) de la aeronave (302, 1202), siendo la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) controlables independientemente de una superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) del ala base (102, 500, 1102),
caracterizado por que
la pluralidad de C<a>M<d>(110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) está controlada independientemente de un piloto automático y/o un sistema de vuelo por señales eléctricas de la aeronave (302, 1202) con la ayuda de un sistema de control (306, 408, 802, 1206), en donde el sistema de control (306, 408, 802, 1206) se opera sin proporcionar una interfaz de usuario, y
en donde un primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior a un segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), se despliega si una ráfaga o una maniobra supera un primer factor de carga o umbral de tensión, y el segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) se despliega posteriormente al despliegue del primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior al segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), si una ráfaga o una maniobra supera un segundo factor de carga o umbral de tensión más elevado; o en donde
el primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), que está situado interior al segundo CAMD (110, 20206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), se despliega posteriormente al despliegue del segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), si una ráfaga o una maniobra supera el segundo factor de carga o umbral de tensión más elevado, y el segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) se despliega si una ráfaga o maniobra excede el primer factor de carga o tensión límite.
9. El método de la reivindicación 8,
en donde el ajuste de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) comprende, para cada CAMD, rotar una superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) sobre una charnela a lo largo de un eje horizontal de modo que un borde de la superficie de control (112, 208, 312, 410, 1110, 1112, 1212) se mueve hacia arriba o hacia abajo en relación con la parte horizontal de la extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204).
10. El método de la reivindicación 8,
en donde el ajuste de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) está configurado para reducir una carga alar de un ala de la aeronave (302, 1202) desplazando, hacia el interior, un centro de presión del ala, el centro de presión está asociado con las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre el ala y/o reducir el impacto de una extensión de ala (100, 200, 304, 414, 424, 518, 520, 1104, 1204) sobre la vida de fatiga de un ala de la aeronave (302, 1202), comprendiendo la carga alar un momento flector y/o un momento de torsión del ala.
11. El método de la reivindicación 8,
en donde el ajuste de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) comprende:
ajustar un primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) para proporcionar una primera respuesta de control; y
ajustar un segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) para proporcionar una segunda respuesta de control, siendo una magnitud de la segunda respuesta de control mayor que una magnitud de la primera respuesta de control.
12. El método de la reivindicación 11,
en donde el ajuste de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) comprende, además: ajustar el primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) mientras que el segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) se ajusta para proporcionar la segunda respuesta de control.
13. El método de la reivindicación 8,
en donde el ajuste de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) comprende:
ajustar un primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) para proporcionar una primera respuesta de control; y
ajustar un segundo CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) para proporcionar una segunda respuesta de control de forma sincronizada con el primer CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210) de la pluralidad de CAMD (110, 206, 318, 400, 416, 1106, 1108, 1210), siendo una magnitud de la segunda respuesta de control igual a una magnitud de la primera respuesta de control.
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