ITTO20100703A1 - Gruppo di propulsione e trasmissione del moto, particolarmente per un velivolo ad ala rotante - Google Patents

Description

“Gruppo di propulsione e trasmissione del moto, particolarmente per un velivolo ad ala rotanteâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce a un gruppo di propulsione e trasmissione del moto per velivoli ad ala rotante quali elicotteri o veicoli terrestri equipaggiati con moduli di volo.

Descrizione della tecnica nota e problema tecnico generale

I velivoli ad ala rotante trovano impiego in diverse applicazioni civili e militari per la loro grande versatilità e per la loro capacità di compiere manovre altrimenti impossibili con velivoli ad ala fissa.

Nel campo tecnico del volo ad ala rotante, la scelta più comune per i gruppi di propulsione e trasmissione del moto à ̈ quella dell'adozione di una macchina a fluido, ad esempio un motore alternativo a combustione interna o una turbina a gas, accoppiata a una trasmissione meccanica connessa a un rotore.

Tuttavia, specialmente nei velivoli in cui la propulsione à ̈ affidata a una singola turbina a gas, qualora questa cessi di funzionare a causa di un guasto, la conseguente rapida discesa verso il suolo del velivolo à ̈ governabile unicamente grazie all’autorotazione del rotore.

Per garantire la sicurezza e l’incolumità degli occupanti del velivolo anche in caso di avaria, i gruppi di propulsione comprendono generalmente due o più unità motrici connesse al rotore, la cui potenza à ̈ sovradimensionata rispetto alle esigenze del volo normale in modo che, in caso di avaria di una di esse, l’unità motrice ancora funzionante sia in grado di mantenere il velivolo in volo sopperendo alla mancata erogazione di potenza da parte dell’unità motrice guasta.

Non sempre à ̈ però possibile disporre di un gruppo di propulsione ridondante, poiché su molti velivoli per ragioni legate alla riduzione della massa e alle dimensioni à ̈ generalmente impossibile installare più di una unità motrice. In questo caso, nell’eventualità di un’avaria l’unica possibilità di governo del velivolo à ̈, come accennato, dipendente dall’autorotazione del rotore. Per tale ragione, infatti, il sorvolo dei centri abitati con elicotteri mono-turbina à ̈ vietato da normative specifiche.

Nel caso in cui, inoltre, il velivolo ad ala rotante sia non un elicottero di tipo tradizionale ma un veicolo dotato di ruote per l'avanzamento sul terreno e al quale à ̈ stato applicato un modulo di volo (veicoli di questo tipo sono noti, ad esempio, dai documenti GB-A-908691 e GB-A-938686), à ̈ evidente che, in aggiunta alle esigenze di ridondanza tipiche di qualunque applicazione aeronautica, l'esigenza di contenere i pesi e di realizzare un sistema che sia quanto più possibile compatto e facilmente installabile assume importanza ancora maggiore.

Non va inoltre dimenticato che la scelta oggi comune alla quasi totalità dei velivoli ad ala rotante à ̈ quella dell’adozione di turbine a gas quali unità motrici, il che comporta una ben nota serie di problemi nella regolazione . In generale, a causa della difficoltà di regolazione delle turbine a gas, la variazione della portanza delle pale del rotore à ̈ generalmente ottenuta mediante variazione del passo collettivo piuttosto che tramite variazione del numero di giri della turbina (o delle turbine), che sostanzialmente lavorano a numero di giri fisso. Questo pone un vincolo alla velocità massima di traslazione del velivolo, poiché, come noto al tecnico del ramo, in condizioni di deflusso transonico della corrente fluida rispetto alla pala si verificano pericolosi fenomeni vibrazionali (flutter transonico). Siccome la velocità relativa fra la corrente fluida e la pala in un punto della pala stessa à ̈ pari alla somma vettoriale della velocità tangenziale della pala dovuta al moto di rotazione e della velocità di traslazione del velivolo, à ̈ evidente che il punto più critico à ̈ la periferia della pala, particolarmente in una posizione in cui le due velocità sopra menzionate hanno vettori paralleli ed equiversi. Infatti, mentre la velocità di traslazione à ̈ uniforme sull’intero rotore, la velocità tangenziale à ̈ massima alla periferia della pala essendo questa a distanza massima dall’asse di rotazione del rotore. La velocità limite di traslazione del velivolo à ̈ quella per la quale il deflusso alla periferia della pala avviene in condizioni al limite del regime transonico, in particolare a Mach 0.9 (circa).

In aggiunta, una trasmissione di tipo meccanico interposta fra una o più turbine a gas e il rotore comporta inevitabilmente lo svantaggio dell’accoppiamento dinamico con i rotori, il che implica che tutti i moti armonici dei rotori si traducano in analoghe oscillazioni nel funzionamento della trasmissione e della turbina a gas stessa (o delle turbine a gas, se più di una), con evidenti irregolarità di funzionamento che, se non contrastate, possono portare a usura prematura dei componenti.

Una trasmissione meccanica, infine, pone notevoli vincoli dal punto di vista della disposizione dei componenti. È evidente che l’utilizzo, ad esempio, di alberi di trasmissione rigidi impone di ricavare all’interno del velivolo spazi di pari estensione in grado di accomodarli, ove i suddetti spazi dovranno necessariamente copiare la geometria della trasmissione meccanica.

Scopo dell'invenzione

Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare i problemi tecnici precedentemente descritti.

In particolare, lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un gruppo per la propulsione e per la trasmissione del moto per un velivolo ad ala rotante che sia innanzitutto ridondante per garantire la massima sicurezza nell'eventualità di un guasto, che sia flessibile nella regolazione e che presenti pochi vincoli in termini di disposizione dei componenti.

Sommario dell'invenzione

Lo scopo della presente invenzione à ̈ raggiunto da un gruppo di propulsione e trasmissione del moto per un velivolo ad ala rotante avente le caratteristiche formanti oggetto delle rivendicazioni che seguono, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione sarà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un gruppo di propulsione e trasmissione del moto secondo la presente invenzione, e

- la figura 2 Ã ̈ una vista prospettica corrispondente a una forma di esecuzione del gruppo di figura 1.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

In figura 1 à ̈ indicato con 1 un gruppo di propulsione e trasmissione del moto secondo la presente invenzione. Il gruppo 1 comprende una prima trasmissione idrostatica 2, una prima unità motrice, particolarmente una prima turbina a gas 4, un primo rotore 6, una seconda trasmissione idrostatica 8, una seconda unità motrice, particolarmente una seconda turbina a gas 10, un secondo rotore 12, una unità elettronica di controllo 14 e un serbatoio 16.

La prima trasmissione idrostatica 2 comprende una prima macchina a fluido operatrice, in particolare una pompa idraulica a cilindrata variabile 18 (nel seguito, per brevità, “pompa 18†) di preferenza a doppio verso di flusso. La pompa idraulica 18 à ̈ connessa in rotazione a un albero della turbina 4 e comprende una bocca di aspirazione 20 e una bocca di mandata 22.

La bocca di mandata 22 à ̈ idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 24, a una prima macchina a fluido motrice, particolarmente un primo motore idraulico 26 a cilindrata variabile (nel seguito, per brevità, “motore 26†o “motore idraulico 26†), più precisamente a una bocca di ammissione 28 di esso.

La bocca di aspirazione 20 à ̈ idraulicamente connessa mediante una linea idraulica 30 a una bocca di scarico 32 del motore idraulico 26. Sulla linea idraulica 30 à ̈ installata una valvola di non ritorno 34 atta a permettere un flusso di fluido unicamente dalla bocca di scarico 32 del motore idraulico 26 alla bocca di aspirazione 20 della pompa 18. Le linee idrauliche 24, 30 sono funzionalmente due entità diverse e con una precisa missione operativa. In particolare, il tecnico del ramo apprezzerà che la linea idraulica 24 che collega la bocca di mandata 22 della pompa 18 e la bocca di ammissione 28 del motore idraulico 26 definisce un ramo di alta pressione della trasmissione idrostatica 2 poiché connette bocche di potenza attraverso le quali scorre fluido ad alta pressione. Per questo motivo, nella descrizione che segue la linea idraulica 24 verrà indicata anche con il termine “ramo di alta pressione 24†.

La linea idraulica 30 à ̈ invece funzionalmente un ramo di bassa pressione della trasmissione idrostatica 2, poiché connette bocche di potenza attraverso le quali transita fluido a bassa pressione. Infatti la linea idraulica 30 connette idraulicamente la bocca di scarico 32 del motore idraulico 26 alla bocca di aspirazione 20 della pompa 18, ragion per cui nella descrizione che segue essa verrà indicata anche con il termine “ramo di bassa pressione 30†.

La trasmissione idrostatica 2 comprende inoltre una pompa di lubrificazione 36 avente una bocca di aspirazione 38 e una bocca di mandata 40. La bocca di aspirazione 38 à ̈ idraulicamente connessa al serbatoio 16 mediante una linea idraulica 42 sulla quale à ̈ disposto un filtro 44. La bocca di mandata 40 della pompa di lubrificazione 36 à ̈ idraulicamente connessa mediante una linea idraulica 46, a una valvola riduttrice di pressione 48, a sua volta idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 50, a un carter di lubrificazione (non visibile nella rappresentazione schematica di figura 1) del motore 28.

La pompa a cilindrata variabile 18, la pompa di lubrificazione 38 e la valvola riduttrice di pressione 48 definiscono un primario della trasmissione idrostatica 2 globalmente indicato con il numero di riferimento 52 e rappresentato schematicamente con linea a tratteggio. Il motore idraulico 28 definisce invece un secondario della trasmissione idrostatica 2 ed à ̈ inoltre connesso in rotazione al primo rotore 6.

Più in dettaglio, il motore idraulico 26 comprende un albero di uscita 54 connesso in rotazione a una prima puleggia motrice 56 a sua volta connessa in rotazione a una prima puleggia condotta 58 mediante una cinghia 60. La puleggia condotta 58 à ̈ a sua volta connessa in rotazione al rotore 6.

In tal modo il motore idraulico 26 risulta predisposto per l’azionamento in rotazione del primo rotore 6. Si apprezzerà, peraltro, che la connessione meccanica fra il motore idraulico 28 e il primo rotore 6 non à ̈ in alcun modo limitata alla scelta di pulegge come elementi di trasmissione, ma una qualsiasi trasmissione meccanica (ad esempio una cascata di ingranaggi, una catena, etc.) può assolvere la medesima funzione senza differenza sostanziale.

La seconda trasmissione idrostatica 8 à ̈ identica alla prima trasmissione idrostatica 2 e comprende una seconda macchina a fluido operatrice, particolarmente una seconda pompa idraulica a cilindrata variabile 62, di preferenza a doppio verso di flusso, includente una bocca di mandata 64 e una bocca di aspirazione 66. La bocca di mandata 64 à ̈ idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 68, a una seconda macchina a fluido motrice, particolarmente un secondo motore idraulico a cilindrata variabile 70, anch’esso di preferenza a doppio verso il flusso. Più precisamente, la bocca di mandata 64 à ̈ idraulicamente connessa a una bocca di ammissione 72 del motore idraulico La bocca di aspirazione 66 à ̈ invece idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 74, a una bocca di scarico 76 del motore idraulico 70. Sulla linea idraulica 74 à ̈ inoltre installata una valvola di non ritorno 78 predisposta per consentire un flusso di fluido unicamente dalla bocca di scarico 76 del motore idraulico 70 alla bocca di aspirazione 66 della pompa 62. La seconda trasmissione idraulica 8 comprende inoltre una seconda pompa di lubrificazione 80 avente una bocca di aspirazione 82 e una bocca di mandata 84.

La bocca di aspirazione 82 à ̈ idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 86, al serbatoio 16. Sulla linea idraulica 86 à ̈ disposto un secondo filtro 88 identico al filtro 44. La bocca di mandata 84 à ̈ idraulicamente connessa, mediante una linea idraulica 90, a una seconda valvola riduttrice di pressione 92 la quale, a sua volta à ̈ idraulicamente connessa a un carter di lubrificazione (non visibile nella rappresentazione schematica di figura 1) del motore idraulico 70 mediante una linea idraulica 94.

Analogamente alla trasmissione idrostatica 2, la pompa 62, la pompa di lubrificazione 80 e la valvola riduttrice di pressione 92 definiscono un primario della trasmissione idrostatica 8 indicato globalmente con il numero di riferimento 96, mentre il motore idraulico a cilindrata variabile 70 definisce un secondario della trasmissione idrostatica 8.

I carter di lubrificazione del primo e del secondo motore idraulico 26, 70 sono idraulicamente connessi mediante un canale 97 dal quale si dirama una linea idraulica 97A sulla quale à ̈ disposto uno scambiatore di calore aria-olio 97B, raffreddato mediante una ventola 97C.

La linea idraulica 97A connette idraulicamente i carter dei motori idraulici 26, 70 al serbatoio 16.

Nondimeno, la linea idraulica 68 à ̈ funzionalmente un ramo di alta pressione della trasmissione idrostatica 8, ragion per cui nella descrizione che segue essa verrà indicata anche con il termine "ramo di alta pressione 68". Similmente, la linea idraulica 74 à ̈ funzionalmente un ramo di bassa pressione per la trasmissione idrostatica 8, ragion per cui essa verrà indicata nella descrizione che segue anche con il termine "ramo di bassa pressione 74".

Il motore idraulico 70 comprende inoltre un albero di uscita 98 connesso in rotazione a una seconda puleggia motrice 100 a sua volta connessa in rotazione a una seconda puleggia condotta 102 mediante una seconda cinghia 104. La puleggia condotta 102 à ̈ a sua volta connessa in rotazione al secondo rotore 12. In tal modo, il motore idraulico 70 risulta predisposto per l’azionamento in rotazione del secondo rotore 12.

I rami di bassa pressione 30, 74 sono connessi mediante una prima linea idraulica di emergenza 106, sulla quale à ̈ disposta una prima elettrovalvola 108. Analogamente, i rami di alta pressione 24, 68 sono connessi mediante una seconda linea idraulica di emergenza 110 sulla quale à ̈ disposta una seconda elettrovalvola 112 identica all'elettrovalvola 108.

Le elettrovalvole 108, 112 sono operativamente connesse per l'azionamento all’unità elettronica di controllo 14 mediante rispettive connessioni elettriche 114, 116. Ciascuna elettrovalvola 108, 112 comprende due posizioni operative includenti una posizione di riposo S e una posizione di lavoro W. Alla posizione di riposo S corrisponde una condizione in cui viene inibito il passaggio di fluido attraverso le linee idrauliche di emergenza 106, 110, mentre le posizioni di lavoro W sono predisposte per consentire un libero flusso di fluido attraverso le linee 106, 110. Le elettrovalvole 108, 112 sono mantenute in posizione di riposo mediante l'azione di rispettivi elementi elastici di contrasto 118, 120.

La prima turbina 4 à ̈ operativamente connessa a un primo sensore di velocità di rotazione 122 e a un primo sensore di temperatura 124. I sensori 122, 124 sono connessi a rispettive linee elettriche di controllo 126, 128 che connettono operativamente l'unità elettronica di controllo 14 alla prima turbina 4. Analogamente, la seconda turbina 10 à ̈ operativamente connessa a un secondo sensore di velocità di rotazione 130 e a un secondo sensore di temperatura 132. I sensori 130, 132 sono inoltre connessi a rispettive linee di controllo 134, 136 che connettono l’unità elettronica di controllo 14 alla seconda turbina 10.

In figura 2 Ã ̈ illustrata a titolo esemplificativo una forma di esecuzione preferita della presente invenzione, in cui i componenti identici rispetto a quelli di figura 1 sono indicati con il medesimo numero di riferimento. Il gruppo 1 di figura 2 comprende il primo e il secondo rotore 6, 12 disposti coassialmente fra loro, al pari delle rispettive pulegge condotte 58, 104. I rotori 6, 12 sono connessi in rotazione a, rispettivamente, un primo albero di trasmissione 138 e un secondo albero di trasmissione 140 attraversato dall'albero 138 stesso. Gli alberi di trasmissione 138, 140 sono connessi in rotazione alle pulegge 58, 102, in modo che i rotori 6, 12 possano essere azionati in rotazione, rispettivamente, mediante il motore 26 e il motore 70.

Al rotore 12 Ã ̈ inoltre operativamente connesso un meccanismo per la variazione del passo ciclico globalmente indicato con il numero di riferimento 142, mentre al rotore 6 Ã ̈ operativamente connesso un meccanismo di stabilizzazione 144 comprendente una barra stabilizzatrice 146. I meccanismi 142, 144 sono da considerarsi di tipo convenzionale e non verranno qui ulteriormente dettagliati.

Si osservi inoltre che le connessioni idrauliche fra i vari componenti sono realizzate preferibilmente mediante tubazioni flessibili, il che consente di godere di vantaggi dei quali si dirà nel seguito.

Il funzionamento del gruppo di propulsione e trasmissione del moto 1 Ã ̈ il seguente.

Con riferimento alla figura 1, il primo e il secondo rotore 6, 12 sono azionati in rotazione mediante le trasmissioni idrostatiche, rispettivamente, 2 e 8. Le turbine a gas 4, 10 costituiscono un'unità motrice per le rispettive trasmissioni idrostatiche 2, 8 alle quali esse sono connesse. In particolare, le turbine 4, 10 azionano in rotazione le pompe a cilindrata variabile 18, 62 che inviano una portata di fluido fortemente pressurizzato nei rami di alta pressione 24, 68 dai quali viene avviato alle bocche di ammissione 28, 72 dei motori idraulici 26, 70. Questi portano in rotazione le corrispondenti pulegge motrici 56, 100 mediante le quali il moto viene trasferito alle pulegge condotte 58, 102 attraverso le rispettive cinghie 60, 104 e dalle pulegge condotte 58, 102 ai rispettivi rotori 6, 12.

Il fluido che attraversa i motori idraulici 26, 70 viene scaricato sui rispettivi rami di bassa pressione 30, 74 e riavviato alle bocche di aspirazione 20, 66 delle pompe 18, 62. Durante il funzionamento, le pompe di lubrificazione 36, 80 provvedono a inviare fluido lievemente pressurizzato ai carter di lubrificazione dei motori idraulici 26, 70; detto fluido viene poi raccolto nel canale 97 e viene avviato verso la linea idraulica 97A dalla quale torna al serbatoio 16 dopo essere stato raffreddato nello scambiatore di calore 97B.

La variazione della velocità di rotazione dei rotori 6, 12 viene effettuata il modo semplice e flessibile mediante la modulazione della cilindrata delle pompe 18, 62 e dei motori idraulici 26, 70. In tal modo à ̈ possibile sfruttare l'intero campo di conversione di coppia delle trasmissioni idrostatiche 2, 8 ed à ̈ inoltre possibile eliminare il comando del passo collettivo generalmente presente sui velivoli ad ala rotante, poiché le funzioni da esso svolte sono in questo caso assolte mediante la variazione del numero di giri delle macchine idrauliche presenti nelle trasmissioni idrostatiche 2, 8.

I sensori di velocità 122, 130 e di temperatura 124, 132 monitorano costantemente le prestazioni delle turbine a gas 4, 10. I sensori 122, 124, 130, 132 dialogano costantemente con l’unità elettronica di controllo 14 per la gestione del gruppo di propulsione e trasmissione del moto 1 e per la gestione di eventuali avarie di funzionamento.

Verrà ora descritta la sequenza di operazioni comandabili dall’unità elettronica di controllo 14 in caso di avaria di una delle due turbine a gas 4, 10.

Supponendo che la turbina a gas 4 sia in condizioni di avaria e cessi pertanto la trasmissione di potenza meccanica alla pompa 18, i sensori 122, 124 rilevano immediatamente l’anomalia di funzionamento e la presenza di condizioni critiche trasmettendo un segnale lungo le linee elettriche di controllo 126, 128. Da queste, il segnale giunge all'unità elettronica di controllo 14 che pilota le elettrovalvole 108, 112. In particolare, nel caso di avaria della turbina 4, quindi di arresto della trasmissione idrostatica 2, l'unità elettronica di controllo 14 comanda un'apertura delle due elettrovalvole 108, 112 portando ambedue nella rispettiva posizione di lavoro W. In tale situazione, l’elettrovalvola 108 mette in comunicazione idraulica i rami di bassa pressione 74, 30, mentre l’elettrovalvola 112 mette in comunicazione idraulica i rami di alta pressione 68, 24.

In tal modo la portata di fluido generata dalla pompa 62 ancora in funzione viene avviata in parte nel ramo di alta pressione 68, in parte nel ramo di alta pressione 24 tramite la linea idraulica di emergenza 110. La portata di fluido che attraversa il motore idraulico 26, non potendo essere riavviata verso la bocca di aspirazione 20 della pompa 18 (in quanto quest'ultima à ̈ bloccata a causa dell'avaria della turbina 4) viene avviata dal ramo di bassa pressione 30 direttamente verso il ramo di bassa pressione 74 e la bocca di aspirazione 66, grazie alla linea idraulica di emergenza 106. Si osservi che identico à ̈ il funzionamento del gruppo 1 in caso di avaria della turbina 10, con l'ovvia differenza nel verso della portata affluente da una trasmissione idrostatica verso l'altra. In tal caso, infatti, sarebbe la pompa 18 ad avviare parte della sua portata verso il ramo di alta pressione 68 grazie alla linea idraulica di emergenza 110 e l’elettrovalvola 112, mentre la stessa portata (a meno delle inevitabili fughe) verrebbe scaricata direttamente verso il ramo di bassa pressione 30 attraverso l'elettrovalvola 108.

Dunque le elettrovalvole 108, 112 sono predisposte per abilitare, rispettivamente, una prima connessione idraulica fra i rami a bassa pressione 30, 74 attraverso la prima linea idraulica di emergenza 106 e una seconda connessione idraulica fra i rami ad alta pressione 24, 68 attraverso la seconda linea idraulica di emergenza 110. Sostanzialmente, in caso di avaria di una delle due turbine a gas, che impedisce il funzionamento del primario della trasmissione idrostatica ad essa connessa, la turbina a gas e la trasmissione idrostatica ancora in funzione possono essere usate per ripristinare il funzionamento della trasmissione idrostatica in avaria, consentendo così di mantenere il controllo del velivolo. Dunque il gruppo di propulsione e trasmissione del moto 1 ha una struttura interna intrinsecamente ridondante. Naturalmente, ciascuna delle due turbine a gas 4, 10 deve essere dimensionata in modo tale da poter far fronte alla richiesta di potenza dei due motori idraulici 26, 70 nel caso di avaria di una di esse.

La strategia sopra descritta può essere applicabile con minime variazioni anche nel caso di avaria di una delle pompe 18, 62: in tal caso l’unità elettronica di controllo 14 può essere predisposta per il collegamento e la cooperazione con ulteriori sensori (ad esempio di pressione e portata) operativamente connessi alle trasmissioni idrostatiche 2, 8) e può essere predisposta per comandare lo spegnimento della turbina a gas che aziona in rotazione la pompa idraulica in avaria e, contestualmente, la commutazione delle elettrovalvole 108, 112 in posizione di lavoro W per abilitare le connessioni idrauliche, rispettivamente, fra i rami di bassa pressione 30, 74 e i rami di alta pressione 24, 68.

In caso di avaria di uno dei due motori idraulici 26, 70 la sequenza di operazioni à ̈ differente rispetto a quanto descritto nel caso di avaria di una delle turbine a gas 4, 10. Infatti, in tal caso sarebbe inutile e addirittura pericoloso abilitare una connessione idraulica fra le trasmissioni idrostatiche 2, 8 poiché il motore idraulico in avaria non à ̈ in grado di smaltire correttamente la portata che verrebbe avviata verso di esso. Per tale ragione, nel caso di avaria di uno dei due motori idraulici viene comandato immediatamente un azzeramento della cilindrata di entrambi i motori idraulici 26, 70. In tal modo, entrambi i motori idraulici sono soggetti a un carico di tipo trascinante rappresentato dai corrispondenti rotori 6, 12. Tuttavia, essendo la loro cilindrata stata azzerata come precedentemente descritto, la coppia resistente che essi offrono rispetto alla rotazione libera dei motori 6, 12 à ̈ sostanzialmente nulla (trascurando la piccola coppia di attrito propria della macchina). In tal modo, le pale dei rotori possono funzionare in regime di autorizzazione grazie alle forze aerodinamiche su di esse agenti, senza alcun effetto resistente apprezzabile da parte dei motori idraulici 26, 70. Come noto al tecnico del ramo, in regime di autorotazione à ̈ possibile controllare la discesa del velivolo verso il suolo.

Il gruppo di propulsione e trasmissione del moto 1 secondo la presente invenzione presenta una serie di evidenti vantaggi.

In primo luogo, la variazione del numero dei giri dei rotori 6, 12 à ̈ attuabile in modo considerevolmente più semplice rispetto ai dispositivi di tipo noto, poiché à ̈ sufficiente agire sul controllo della cilindrata delle pompe 18, 62 dei motori idraulici 26, 70, il che consiste in un semplice comando dello spostamento di un dispositivo di controllo della cilindrata delle macchine a fluido testé menzionate, operazione decisamente meno complessa rispetto alla regolazione di una turbina a gas.

Grazie alla flessibilità e alla semplicità con le quali à ̈ possibile variare il numero di giri dei rotori 6, 12, à ̈ possibile rinunciare a un comando del passo collettivo delle pale dei rotori 6, 12, alleggerendo nel complesso la struttura. Infatti, la variazione della portanza delle pale viene ottenuta esclusivamente variando il numero di giri dei rotori 6, 12. Inoltre, à ̈ possibile aumentare la velocità di traslazione del velivolo in misura considerevole rispetto a velivoli di tipo noto, in cui il limite principale alla velocità di avanzamento generalmente non à ̈ rappresentato dalla potenza del sistema di propulsione ma dalle condizioni di deflusso che interessano le pale dei rotori.

Infatti, qualora il deflusso sulla pala avvenga in regime sonico, si ha una significativa diminuzione della portanza che compromette la sicurezza del volo. Siccome la velocità della corrente fluida che investe ciascuna delle pale dei rotori 6, 12 ha una componente determinata dalla velocità periferica della pala stessa e una componente dovuta alla traslazione del velivolo in aria, riducendo la velocità di rotazione dei rotori nel modo precedentemente descritto si abbassa la componente legata alla velocità periferica della pala allontanando quest'ultima da condizioni di deflusso sonico e scongiurando l’insorgenza di fenomeni di flutter transonico.

Il gruppo 1 ha una struttura sostanzialmente modulare comprendente un'unità motrice, nella fattispecie una turbina a gas e una trasmissione idrostatica che connette un carico resistente, nella fattispecie un rotore, all'unità motrice. L’interposizione in una trasmissione idrostatica fra il carico e l'unità motrice consente di disaccoppiare i moti armonici del rotore rispetto al movimento dell'unità motrice, che in tal modo risulta sostanzialmente indisturbata anche a fronte di moti armonici di ampiezza significativa durante il funzionamento dei rotori 6, 12.

In tal modo, le turbine a gas 4, 10 possono godere di una regolarità nel funzionamento che à ̈ generalmente impossibile da raggiungere con una tradizionale trasmissione meccanica.

Inoltre, con riferimento alla figura 2, l'architettura del gruppo 1 à ̈ estremamente flessibile se rapportata a soluzioni di tipo noto. Infatti, come illustrato in figura 2, i canali e le linee idrauliche sono realizzati mediante tubazioni flessibili che possono essere disposte secondo le esigenze all'interno del corpo del velivolo, senza i vincoli tipici delle trasmissioni meccaniche. In aggiunta, la configurazione risulta essere anche decisamente compatta, e l'unico elemento che presenta ingombri significativi e per il quale à ̈ meno flessibile il posizionamento risulta essere un serbatoio di cherosene che alimenta le turbine a gas 4, 10.

Si osservi inoltre che la flessibilità nella disposizione dei componenti del gruppo 1 non solo consente maggiore libertà nel disegno della fusoliera o del corpo del velivolo, ma consente inoltre di distribuire meglio i pesi in funzione delle caratteristiche dinamiche che si intende conferire al velivolo stesso.

Il gruppo 1 secondo la presente invenzione può essere applicato indifferentemente a un tradizionale velivolo ad ala rotante quale un elicottero o può essere parte di un modulo di volo applicabile a veicoli progettati per il movimento su terra. In quest'ultima eventualità, tutti i vantaggi descritti in termini di compattezza e flessibilità nella collocazione dei componenti assumono particolare rilievo.

Infine, pur essendo stata descritta in questa sede una forma di esecuzione in cui ciascun motore idraulico 26, 70 à ̈ predisposto per l’azionamento in rotazione di un rispettivo rotore, il gruppo 1 può essere indifferentemente applicato a velivoli ad ala rotante (o a moduli di volo per veicoli terrestri) in cui à ̈ presente un unico rotore principale ad asse verticale e un rotore di coda. In tal caso ambedue gli alberi di uscita 54, 98 possono essere connessi in rotazione al rotore ad asse verticale ad esempio mediante una trasmissione a ruote dentate in cui in luogo delle pulegge 56, 100 possono essere impiegati due pignoni a loro volta ingrananti con una corona connessa in rotazione al rotore principale. Eventualmente, rinunciando in tal modo a una parte della flessibilità del gruppo 1 può essere previsto un rinvio meccanico del moto al rotore di coda, prendendo il moto dalla corona connessa in rotazione al rotore principale. Altrimenti, a seconda delle applicazioni à ̈ possibile anche prevedere un azionamento separato per il rotore di coda, lasciando al gruppo 1 unicamente l’azionamento in rotazione del rotore principale.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di propulsione e trasmissione del moto (1), particolarmente per un velivolo ad ala rotante, caratterizzato dal fatto che comprende: - una prima trasmissione idrostatica (2) includente una prima macchina a fluido operatrice (18) e una prima macchina a fluido motrice (26), - una prima unità motrice (4) predisposta per l’azionamento di detta prima macchina a fluido operatrice (18), - una seconda trasmissione idrostatica (8) includente una seconda macchina a fluido operatrice (62) e una seconda macchina a fluido motrice (70), - una seconda unità motrice (10) predisposta per l’azionamento di detta seconda macchina a fluido operatrice (62), in cui dette prima e seconda macchina a fluido motrice (26, 70) sono predisposte per l’azionamento in rotazione di almeno un rotore di un velivolo ad ala rotante, in cui ciascuna di dette prima e seconda trasmissione idrostatica (2, 8) comprende un ramo di alta pressione (24, 68) e un ramo di bassa pressione (30, 74) i quali, in ciascuna di dette prima e seconda trasmissione idrostatica (2, 8), connettono idraulicamente la macchina a fluido operatrice (18, 62) alla macchina a fluido motrice (26, 70), detto gruppo (1) comprendendo mezzi valvolari (108, 112) azionabili per abilitare una prima connessione idraulica (106) fra il ramo a bassa pressione (30) di detta prima trasmissione idrostatica (2) e il ramo a bassa pressione (74) di detta seconda trasmissione idrostatica (8) e una seconda connessione idraulica (110) fra il ramo ad alta pressione (24) di detta prima trasmissione idrostatica (2) e il ramo ad alta pressione (68) di detta seconda trasmissione idrostatica (8).
2. 2. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda macchina a fluido operatrice sono una prima e una seconda pompa idraulica (18, 62), e dal fatto che dette prima e seconda macchina a fluido motrice sono un primo e un secondo motore idraulico (26, 70).
3. 3. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi valvolari comprendono una prima e una seconda elettrovalvola (108, 112) disposte, rispettivamente, su una prima e una seconda linea idraulica di emergenza (106, 110), in cui detta prima linea idraulica di emergenza (106) connette il ramo a bassa pressione (30) di detta prima trasmissione idrostatica (2) e il ramo a bassa pressione (74) di detta seconda trasmissione idrostatica (8), e in cui detta seconda linea idraulica di emergenza (110) connette il ramo ad alta pressione (24) di detta prima trasmissione idrostatica (2) e il ramo ad alta pressione (68) di detta seconda trasmissione idrostatica (8).
4. 4. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende un’unità elettronica di controllo (14) cooperante con mezzi sensori (122, 124, 130, 132) operativamente connessi a dette prima e seconda unità motrice (4, 10) e predisposta per l’azionamento di dette prima e seconda elettrovalvola (108, 112).
5. 5. Gruppo (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta prima unità motrice à ̈ una prima turbina a gas (4) e dal fatto che detta seconda unità motrice à ̈ una seconda turbina a gas (10).
6. 6. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori comprendono, per ciascuna di dette prima e seconda unità motrice (4, 10), un sensore di velocità di rotazione (122, 130) e un sensore di temperatura (124, 132).
7. 7. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda pompa idraulica (18, 62) hanno cilindrata variabile.
8. 8. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 2 o 7, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo motore idraulico (26, 70) hanno cilindrata variabile.
9. 9. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette prima e seconda macchina a fluido motrice (26, 70) comprende un rispettivo albero di uscita (54, 98), in cui l’albero di uscita (54) di detta prima macchina a fluido motrice (26) predisposto per la connessione in rotazione a un primo rotore (6) di un velivolo ad ala rotante, e dal fatto che l’albero di uscita (98) di detta seconda macchina a fluido motrice (70) à ̈ predisposto per la connessione in rotazione a un secondo rotore (12) di detto velivolo ad ala rotante, in cui detti primo e secondo rotore (6,12) sono di preferenza coassiali fra loro.
10. 10. Velivolo ad ala rotante caratterizzato dal fatto che comprende un gruppo di propulsione e trasmissione del moto (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 9.