BRPI0616191A2 - superfÍcie de controle de bordo de fuga avanÇado na asa de uma aeronave - Google Patents

Abstract

SUPERFÍCIE DE CONTROLE DE BORDO DE FUGA AVANÇADO NA ASA DE UMA AERONAVE. A invenção refere-se a uma superficie de controle de bordo de fuga avançado na asa de uma aeronave. A asa (1) compreende em seu bordo de fuga, um flap (4) que se desloca na direção da envergadura da asa e pode ser pivotado em várias posições, um flap de vedação (5) que está situado no extradorso entre asa (1) e o flap (4), e um flap de ventilação (5) que é montado no intradorso entre a asa (1) e o flap (4) de modo que pode pivotar. De acordo com a invenção, o flap (4) pode ser pivotado através de posições positivas para baixo e através de posições negativas para cima, Quando o flap (4) é usado côo um flap de controle, com posições pivotadas do dito flap variando entre posições de flap de valor negativo e baixo positivo, o extradorso do perfil de asa é fechado pelo flap de vedação Vi) e o intradorso é fechado pelo flap de ventilação (5), e quanto o flap (4) é usado para aumentar a sustentação, com posições pivotadas do flap (4) variando entre posições de valor positivo baixo e posições de valor positivo alto, o flap de ventilação (5) libera um fluxo de ar a partir do intradorso da asa (1) para o extradorso do flap (4) e o flap de vedação (7) é retraido para formar um afastamento predefinido, a fim de liberar um fluxo de saída de ar do extradorso do flap (4).

Description

"SUPERFÍCIE DE CONTROLE DE BORDO DE FUGA AVANÇADONA ASA DE UMA AERONAVE"

A presente invenção reivindica a prioridade do Pe-dido de Patente Alemão N°. 10 2005 045 759.2, depositado em23 de setembro de 2005, os conteúdos do qual são incorpora-dos aqui por referência.

A presente invenção refere-se a uma superfície decontrole de bordo de fuga avançado na asa de uma aeronave.

O dispositivo descrito é mais sensivelmente refe-rido como uma superfície de controle de bordo de fuga avan-çado (ATECS - Advanced Trailing Edge Control Surface) porquetem um espectro mais amplo de aplicações que o princípio me-cânico básico de um flap chanfrado simples devido a sua ci-nemática e novas superfícies de controle multifuncionais.

0 estado da técnica inclui um grande número desistemas de flap de asa de fuga, um trecho dos quais é ini-cialmente descrito abaixo na forma de representantes maisrelevantes para a presente invenção. Os representantes maisrelevantes destes sistemas são primeiramente sistemas deflap de afastamento único. Estes sistemas de flap são usadoscomo controle de vôo primário, bem como secundário, e naforma de superfícies de controle combinadas. Além do mais,estes representantes podem ser usados para controle de rola-mento, controle de arfada ou para aumentar a sustentação. Asduas patentes mencionadas anteriormente mostram opções exem-plares para realizar uma asa adaptável que não seja designa-da para um ponto de operação "ótimo" somente.O flap chanfrado simples, em princípio, consistede um suporte articulado simples que é definido no espaçopor eixo pivotante. Efeitos técnicos vantajosos podem serobtidos se o eixo pivotante se encontra muito abaixo do per-fil de asa (US4120470) :

superfície da asa e a curvatura da asa são au-mentadas quando o flap é estendido (posições de valor posi-tivo de flap) tal que aumenta a sustentação significantemente.

- o flap ou a superfície de controle é movido emfluxo de ar de alta energia tal que a sustentação pe adicio-nalmente aumentada.

No entanto, uns poucos efeitos técnicos desvanta-josos ocorrem:

- posições de valor negativo de flap tipicamentenão são possíveis porque o bordo de nariz do flap diverge dageometria envolvente da asa no intradorso de perfil e surgemconflitos significantes de espaço estrutural na região dalongarina traseira da asa (dependendo da posição do pontopivotante).

- fluxos de ar convergentes/divergentes com a per-da associada de sustentação e arrasto significantemente au-mentado ocorrem no fluxo de ar de afastamento.

- é exigida uma carenagem aerodinâmica do sistemade flap mecânico que se situa no fluxo de ar, mas é criadoarrasto aerodinâmico adicional neste caso.

Se o eixo pivotante perto do bordo de nariz doflap (US2117 607, US2169416, US2276522, US2836380, US2920844,US4015787, US4395008, US4471927, US4962902, DE1943680,DE19803421A1, FR846337, US6601801),os efeitos técnicos van-tajosos seguintes podem ser obtidos:

- posições de valor positivo e negativo de flappodem ser realizadas com construções mais simples.

- isto é decisivo para superfícies de controleprimárias porque precisam tipicamente assumir posições devalor positivo e negativo (profundores/ailerons/lemes). Su-perfícies de controle secundárias operam primariamente comocomponentes de alta sustentação de uma aeronave e, como tal,usualmente têm uma direção efetiva preferida.

- no entanto, esta posição do ponto pivotante re-sulta em uma vantagem decisiva: o fluxo de ar de alta ener-gia não pode mais fluir em torno do flap. O fluxo de ar dealta energia em torno do intradorso da asa tem o efeito téc-nico vantajoso de aperfeiçoar decisivamente as característi-cas de separação da asa inteira. Este problema é eliminadocom um flap de ventilação que se encontra abaixo da asa(US2117607). Devido ao flap de ventilação inferior, o fluxode ar de alta energia pode também fluir em torno de um flapcom um ponto pivotante perto do bordo de avanço da asa. Oflap de ventilação inferior é fechado enquanto em velocidadede cruzeiro tal que o perfil de asa total assegura arrastoaerodinâmico mínimo.

O flap de ventilação inferior das patentes citadasé usualmente desenhado para posições de valor de flap posi-tivo somente (US2117607, US2169416). A conexão mecânica en-tre o flap de ventilação inferior e o flap é tanto realizadacom um acoplamento engrenado mecânico quanto com um aciona-mento adicional.

Outros sistemas de flap conhecidos (US6601801) ca-racterizam um flap de ventilação inferior que é também ade-quado para posições de valor de flap negativo. No entanto, osistema mecânico usado é relativamente complexo e compreendeum grande número de componentes.

Outro sistema de flap conhecido (DE1943680) carac-teriza um flap de ventilação inferior e um superior que sãoadequados para posições de valor de flap positivo e negati-vo. Uma desvantagem decisiva deste conceito é que os flapsde ventilação divergem do contorno externo de perfil de asa(arrasto, ruído). Este sistema consiste de uma construçãosimétrica que está inclinada a bloqueio e utiliza o efeitotécnico vantajoso do afastamento em ambas as direções.

Muitos sistemas de flap conhecidos têm sistemascinemáticos relativamente complexos e consistem de um grandenúmero de componentes (US2276522, US2836380, US2920844), emque mecanismos de carne que são propensos a bloqueio são tam-bém usados (US2836380, DE1943680, DE19803421 Al). Em adição,são usados elementos de mola (elementos de armazenamento deenergia) que, por sua vez, geram cargas de acionamento maio-res (US2169416, US6601801). Estruturas flexíveis para super-fícies cobertas maiores podem somente cumprir as tolerânciasaerodinâmicas estritas condicionalmente (US439008,US4471927).

Sistemas de alta sustentação normais são desenha-dos para posições de valor positivo de flap somente, em quemuitos sistemas são equipados com flaps de freio em seu ex-tradorso. Os flaps de freio são usualmente controlados proum acionamento separado (US4120470). Muitos dos conceitosque são também adequados para posições de valor de flap ne-gativo usualmente exigem um flap de vedação superior adicio-nal em seu extradorso (flexível: US4395008, US4471927) ou umflap de ventilação superior (rígido: DE1943680) ou vedaçãodo tipo mola (US6601801) a fim de impedir uma colisão geomé-trica com o contorno de asa superior. Até agora, não existemsistemas que utilizam simultaneamente o flap de vedação su-perior como um flap de freio a fim de reduzir significante-mente o número de superfícies de controle.

Uma asa adaptável exige tipicamente sistemas com-plexos adicionais que colidem freqüentemente com as superfí-cies de controle primária e secundária existentes. Além domais, acionamentos adicionais, um grande número de componen-tes, estruturas flexíveis e circuitos de controle adicionaiscom sensores correspondentes são exigidos. Dois sistemas co-nhecidos são mencionados como exemplos de sistemas para a-justar o perfil de asa inteira ou curva de pressão de per-fil, respectivamente (DE19732953C1, DE60002851T2).

É um objetivo da presente invenção desenvolver umasuperfície de controle de bordo de fuga, em que superfíciesde controle primária bem como secundária, são realizadas naasa com um gasto mecânico menor e com menos peso.

Este objetivo é alcançado com uma superfície decontrole de bordo de fuga avançado com os aspectos da rei-vindicação 1. Modalidades vantajosas e desenvolvimentos adi-cionais da superfície de controle de bordo de fuga da inven-ção são descritos nas reivindicações dependentes.

A invenção cria uma superfície de controle de bor-do de fuga avançado na asa de uma aeronave que compreendeuma asa, um flap que está disposto no bordo de fuga da asa,se estende na direção da envergadura da asa e pode ser ajus-tado para posições de valor de flap diferentes, um flap devedação pivotado que está disposto no extradorso entre a asae o flap e um flap de ventilação pivotado que está dispostono intradorso entre a asa e o flap. De acordo com a inven-ção, o flap pode ser ajustado para baixo através das posi-ções de valor de flap positivo e para cima através das posi-ções de valor de flap negativo, em que o perfil de asa é fe-- chado no extradorso pelo flap de vedação e no intradorso pe-Io flap de ventilação quando o flap é usado como um flap decontrole e ajustado entre as posições de valor de flap nega-tivo e positivo baixo, e em que o flap de ventilação liberaum fluxo de ar do intradorso da asa para o extradorso doflap e o flap de vedação é retraído a fim de formar um afas-tamento predeterminado e liberar um fluxo de saída de ar doextradorso do flap quando o flap é usado para aumentar asustentação e ajustado entre posições de valor de flap posi-tivo baixo e positivo alto.

De acordo com uma modalidade preferida da superfí-cie de controle de bordo de fuga avançado da invenção, éproposto que a extremidade de fuga do flap de vedação podeser pivotada para cima a fim de utilizar o flap de vedaçãocomo um flap de freio.De acordo com outra modalidade preferida da super-fície de controle de bordo de fuga avançado, é proposto queo flap de vedação é positivamente acionado pelo flap.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é fornecido um mecanismo de guia de flap que contém umaarticulação disposta entre a asa e o flap.

O ponto pivotante da articulação de preferência éposicionado tal que o flap não diverge do contorno de perfilde asa em posições de valor de flap negativo do flap, e umaumento de superfície significante e aumento de curvatura éobtido nas posições de valor de flap positivo do flap.

De acordo com uma modalidade preferida da' inven-ção, é proposto que o acionamento para o mecanismo de guiade flap consiste de um elemento de propulsão linear ou juntaprismática, respectivamente, que é acoplada na asa e noflap.

A junta prismática contém um atuador.

O atuador pode ser operado hidraulicamente (atua-dor hidráulico) ou mecanicamente (acionamento de eixo).

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é proposto que o flap de ventilação é positivamente a-cionado por ou mecanicamente acoplado por engrenagem com oflap.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é fornecido um mecanismo de flap de ventilação, em queo flap de ventilação é conectado à asa por um mecanismo dealavanca que é suportado em mancais estacionários e contémduas alavancas.De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é fornecido um mecanismo de flap de vedação, em que oflap de vedação é positivamente acionado pelo flap.

No mecanismo de flap de vedação, o flap de vedaçãode preferência é positivamente acionado pelo flap por um me-canismo de alavanca que é acoplado ao flap em um segundomancai perto do mancai estacionário e no flap de vedação porum terceiro mancai perto de um quarto mancai.

O mecanismo de alavanca que conecta o flap de ve-dação no flap e contém a haste de acoplamento de preferênciaforma um mecanismo de quatro barras.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é proposto que o quarto mancai participa em um movimen-to do flap de vedação no sentido de uma função de flap defreio.

De acordo com outra modalidade preferida da inven-ção, outro mancai é fornecido no- flap de vedação superior eacoplado a um atuador a fim de atuar o flap de vedação nosentido de uma função de flap de freio.

0 mancai adicional é de preferência disposto em umeixo pivotante comum com o quarto mancai.

0 mecanismo de flap de vedação é realizado, emparticular, tal que é impedida uma colisão entre o flap e oflap de vedação entre os ângulos de flap positivos baixo etodos os ângulos de flap negativos do flap, e o flap de ve-dação é vedado com relação ao flap na faixa acima mencionadainteira.De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é proposto que o flap de vedação superior é abaixado afim de produzir um afastamento aerodinâmico convergente sen-do girado em torno do quarto mancai em posições de valor deflap positivo maior do flap, em que o flap atua como um com-ponente de aumento de sustentação.

Uma dependência funcional entre a posição de valorabsoluto de flap de freio do flap de vedação superior (refe-rido à asa estacionária) e o ângulo de posição de valor deflap do flap é de preferência realizado por um controle cor-respondente no computador de controle de vôo.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, é proposto que o dispositivo atuador fornecido para afunção de flap de freio move o elemento ao longo de uma tra-jetória circular em torno de um mancai pelo mancai adicionaltal que a articulação dupla formada pela quarta articulaçãoe a articulação adicional também se move ao longo desta tra-jetória circular.

O mecanismo de flap de freio de preferência é Iar-gamente desacoplado do mecanismo de vedação superior.

O mecanismo de flap de freio pode também ser rea-lizado separadamente em vez de ser integrado no sistema ci-nemático.

De acordo com uma modalidade preferida da invençãoé proposto que todos os mancais consistem de articulaçõessimples.De acordo com outra modalidade preferida da inven-ção, é proposto que a construção consiste essencialmente dehaste e estruturas somente.

De acordo com uma modalidade preferida da inven-ção, cinemáticas tridimensionais são fornecidas para um mo-vimento cilíndrico do flap.

De acordo com outra modalidade preferida da inven-ção, cinemáticas tridimensionais são fornecidas para um mo-vimento cônico do flap.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadapode servir como superfície de controle primário.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadopode servir como superfície de controle secundário.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadopode servir como componente de asa adaptável.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadoda invenção é vantajosamente pretendida para uso no bordo defuga de asa de aeronave comercial moderna e aeronave detransporte com um alto peso de decolagem.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadada invenção é vantajosamente caracterizado por um baixo pe-so, e por uma alta confiabilidade, por um pequeno número decomponentes e por uma construção estruturalmente simples. Asexigências complexas com respeito a um conceito de superfí-cie de controle de bordo de fuga avançado, foram realizadasna melhor maneira possível. Em adição, as estruturas de su-porte completas e o sistema cinemático de um sistema de altasustentação convencional são eliminados. A carenagem aerodi-nâmica é significantemente menor na superfície de controlede bordo de fuga avançado tal que uma vantagem econômica(arrasto reduzido, custos de combustível inferiores) seráobtida para o vôo inteiro.

Uma modalidade da superfície de controle de bordode fuga avançado da invenção é descrita em maior detalhe a-baixo com referência às figuras.

As figuras mostram:

a Figura 1 é uma vista lateral em seção esquemáti-ca de uma superfície de controle de bordo de fuga avançadode acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 2 é uma vista lateral em seção esquemáti-ca de um mecanismo de guia de flap contido na superfície decontrole de bordo de fuga avançado de acordo com a modalida-de da invenção;

a Figura 3 é uma vista lateral em seção esquemáti-ca de um mecanismo de flap de ventilação inferior contido nasuperfície de controle de bordo de fuga avançado de acordocom a modalidade da invenção;

a Figura 4 é uma vista lateral em seção esquemáti-ca de um mecanismo de flap de vedação superior contido nasuperfície de controle de bordo de fuga avançado de acordocom a modalidade da invenção;

a Figura 5 é uma vista lateral em seção esquemáti-ca de um mecanismo de flap de freio contido na superfície decontrole de borda de fuga avançado de acordo com a modalida-de da invenção;as Figuras 6a a 6e são representações esquemáticasrespectivas da superfície de controle de bordo de fuga dainvenção com diferentes ajustes do flap, e

as Figuras 7a a 7c são representações esquemáticasrespectivas da superfície de controle de bordo de fuga dainvenção com ajustes diferentes do flap de vedação superiorem sua função como um flap de freio.

A superfície de controle de bordo de fuga avançadona asa de uma aeronave é esquematicamente ilustrada em suatotalidade na Figura 1. A nomenclatura seguinte é usada afim de entender esquema cinemático. Elementos cinemáticosindividuais são numerados continuamente, e as juntas de co-nexão entre os dois componentes são respectivamente identi-ficadas pelos dois números dos elementos respectivos (porexemplo: elemento 1 e elemento 5 são conectados por uma ar-ticulação 15, com os outros elementos sendo identificados demodo análogo). A superfície de controle de bordo de fuga a-vançado compreende uma asa 1 e um flap 4 que está dispostono bordo de fuga da asa 1, se estende na direção da enverga-dura da asa e pode ser ajustada para posições de valor deflap diferentes, em que o dito flap pode atuar como um flapde controle bem como um flap de aumento de sustentação. Esteflap é sempre simplesmente referido como "flap" abaixo. Noentanto, uma distinção estrita entre a superfície de contro-le (superfície de controle primária) e o componente de altasustentação (superfície de controle secundária) no sentidoconvencional, não é mais apropriada neste caso, porque ambasas funções podem se transformar uma na outra mais ou menossem emendas. Um flap de vedação 5 está disposto em uma ma-neira pivotada no extradorso entre a asa Ieo flap 4, e umflap de ventilação 5 está também disposto em uma maneira pi-votada no intradorso entre a asa Ieo flap 4.

As Figuras 6a a 6e, que são discutidas em maiordetalhe posteriormente abaixo, mostram que o flap 4 (os sím-bolos de referência foram omitidos nas Figuras 6a a 6e a fimde fornecer uma melhor visão geral; ver os símbolos de refe-rência nas Figuras 1 a 5) pode ser ajustado para baixo atra-vés das posições de valor de flap positivo bem como para ci-ma através de posições de valor de flap negativo. Quando oflap 4 é usado como um flap de controle e ajustado entre asposições dé valor de flap negativo (Figura- 6b) e positivobaixo (Figura 6d) , o perfil de asa é fechado no extradorsopor um flap de vedação 7 e no intradorso por um flap de ven-tilação 5. Quando o flap 4 é usado como um flap de aumentode sustentação, e o flap 4 é ajustado entre as posições devalor de flap positivo baixo (Figura 6d) e posições de valorde flap positivo alto (Figura 6e) , é proposto que o flap deventilação 5 libere um fluxo de ar a partir do intradorso daasa 1 para o extradorso do flap 4 e o flap de vedação 7 éretraído a fim de formar um afastamento predeterminado e li-berar um fluxo de saída de ar da partir do extradorso doflap 4.

Desde que o mecanismo da superfície de controle debordo de fuga avançado é pouco visível na ilustração da su-perfície de controle de bordo de fuga avançado inteira, omecanismo completo é dividido em seus quatro sub-mecanismosnas Figuras 2 a 5. Os quatro sub-mecanismos consistem em ummecanismo de guia de flap, um mecanismo de flap de ventila-ção inferior, um mecanismo de flap de vedação superior e ummecanismo de flap de freio. Estes quatro mecanismos são i-lustrados em sua totalidade na Figura 1.

o mecanismo de guia de flap é ilustrado separada-mente na Figura 2 e consiste essencialmente de uma junta ar-ticulada simples, isto é, é exigida somente uma articulação14 que representa a conexão entre a asa Ieo flap 4. Comrespeito à cinemática, a asa 1 representa a estrutura esta-cionária. o ponto pivotante 14 é posicionado tal que o flap4 não diverge do perfil de asa tal que o flap 4 não divergedo contorno de perfil de asa em posições de valor de flapnegativas, mas o aumento de curvatura e superfície maiorpossível é ainda obtido em posições de valor de flap positi-vo do flap 4.

o acionamento é realizado por uma junta prismáticalinear 23 que é rotativamente suportada nas extremidades doelemento atuador respectivo com a asa Ieo flap 4. 0 atua- dor consiste dos componentes 2 e 3 e podem tanto ser opera-dos hidraulicamente (atuador hidráulico) quanto mecanicamen-te (acionamento de eixo).

o princípio do mecanismo de flap de ventilação éesquematicamente ilustrado na Figura 3. Esta figura mostra a asa estacionária 1 com os mancais estacionários 15 e 14. 0flap 4 e o flap de ventilação 5 são conectados à asa 1. Em-bora a função do flap de ventilação 5 já tenha sido explica-da acima, é resumidamente elucidada novamente abaixo. A fun-ção do flap de ventilação 5 consiste em permitir ângulos deflap maiores do flap 4, ver Figura 6e, em realizar um fluxosuficiente de ar de alta energia em torno do flap 4 a fim deaumentar a sustentação e de retardar as características deseparação do fluxo de ar.

0 flap de ventilação 5 é positivamente acionado oumecanicamente acoplado por engrenagens com o flap 4, isto é,uma dependência funcional definida existe entre estes doiselementos. 0 acoplamento mecânico é realizado por uma hastesimples 6. Todos os mancais consistem de articulações sim-ples no desenho bidimensional, em que estes mancais podemconsistir analogamente de juntas diferentes era uma modalida-de tridimensional, por exemplo, juntas esféricas com trêsgraus de liberdade rotacional. 0 princípio mecânico permane-ce o mesmo no espaço tridimensional tal que uma ilustraçãobidimensional é suficiente. As juntas 15, 14, 56 e 46 por-tanto, consistem de articulações simples no desenho bidimen-sional. Isto significa que o acoplamento engrenado inteiro érealizado com o mecanismo concebível mais simples (mecanismode quatro barras).

Em ângulos de flap positivos maiores do flap 4,ver Figura 6e, o flap de ventilação inferior 5 abre na dire-ção do contorno de asa ao ângulo de abertura predeterminado.As dimensões do flap de ventilação 5 e o ângulo de aberturasão definidos pelas condições marginais aerodinâmicas (sus-tentação máxima, arrasto aerodinâmico menor, emissões de ru-ído menores, etc.).Em ângulos de flap positivos menores e todos osnegativos do flap 4, o flap de ventilação 5 permanece quaseem sua posição nominal. Neste caso, a posição nominal é ca-racterizada elo contorno de perfil enquanto em cruzeiro. Is-to significa que uma "quase" estado de repouso é alcançadona faixa entre posições de valor de flap positivo baixo enegativo alto do flap 4 devido a um desenho técnico vantajo-so da engrenagem de transmissão (o mecanismo de quatro bar-ras acima mencionado). Em adição, uma vedação completa doflap de ventilação com relação ao flap 4 é assegurada nafaixa entre posições de valor de flap positivo baixo e nega-tivo alto do flap 4, tal que o contorno de perfil semprepermanece favorável com respeito ao fluxo de ar (arrasto ae-rodinâmico baixo) e fontes prejudiciais de ruido na forma debordos, mudanças de contorno de perfil abruptas ou áreas desucção descendente, são impedidas.

0 principio do mecanismo de flap de vedação é es-quematicamente ilustrado na Figura 4. Esta figura mostra aasa estacionária 1 com o mancai estacionário 14. 0 flap 4 éconectado à asa 1. Um mancai 70 é somente estacionário comrelação à asa 1 se o flap de vedação superior 7 não realizaa função de flap de freio. O mancai 79 e outro mancai 910(ver Figura 5) são situados em um eixo pivotante comum talque uma articulação dupla de sorts é formado neste caso. Afim de entender melhor este aspecto da invenção, é inicial-mente assumido que o mancai 7 9 é estacionário com relação àAs funções do flap de vedação superior 7 são des-critas em detalhe abaixo, Devido à exigência de permitir po-sições de valor de flap negativo do flap 4, se torna neces-sário elevar o contorno de asa superior ou os flaps de freioque são normalmente situados nesta posição em aeronave co-mercial de modo a impedir uma colisão entre o flap de veda-ção 7 (o flap de vedação 7 simultaneamente forma o flap defreio, ver explicações abaixo) e o flap 4.

Entre os ângulos de flap positivos menores , verFigura 6d, e todos os ângulos de flap negativos do flap 4,ver Figura 6b, nenhuma colisão deve ocorrer entre o flap 4 eo flap de vedação 7, em que o flap 4 e o flap de vedação 7precisam permanecer vedados sobre a faixa acima mencionadainteira a fim de manter o arrasto aerodinâmico tão baixoquanto possível.

Em posições de valor de flap positivo maior doflap 4, ver Figura 6e, em que o flap 4 deve atuar como umcomponente de aumento de sustentação, um afastamento aerodi-nâmico convergente é sempre exigido. Conseqüentemente, oflap de vedação superior 7 é abaixado (pivotado em torno domancai 79) em posições de valor de flap positivo maior doflap 4, ver Figura 6e, a fim de manter a seção transversaldo fluxo convergente. Em adição, a dimensão de afastamentoaerodinâmico entre a extremidade traseira do flap de vedaçãoIeo contorno de perfil do flap 4 sempre precisa ser exata-mente observada nesta faixa de ângulo de flap. Com respeitoàs tolerâncias aerodinâmicas exigidas, isto pode corrente-mente não ser realizado com qualquer controle conhecido talque um acoplamento engrenado mecânico é exigido entre o flap4 e o flap de vedação 7, em que este se aplica, em particu-lar, à posição de pouso do flap 4.

A operação do mecanismo de flap de freio é quasecompletamente desacoplado do mecanismo de flap, em que umadependência funcional existe somente entre a posição de va-lor de flap de freio absoluto do flap de vedação superior 7(referido para a asa estacionária 1) e o ângulo de posiçãode valor de flap do flap 4, e em que esta dependência fun-cional é levada em conta por um controle correspondente nocomputador de controle de vôo. Este controle não afeta o me-canismo de flap de vedação (exceto no caso de um defeito!porque a dimensão de afastamento aerodinâmico é eliminada nomodo de flap de freio, tal que uma perda correspondente desustentação ocorre e o arrasto aerodinâmico é aumentado.

As funções de flap de freio normais portanto podemainda ser realizadas com um acionamento adicional (elemento10 e o elemento 11) sem conferir a função do mecanismo acimamencionado do painel inferior (flap de ventilação) 5 e opainel superior (flap de vedação) 7. 0 flap de freio típicoatua, dentre outras coisas, como um freio de ar, como um e-liminador de sustentação, como um controle de rolamento ecomo um alívio de asa.

A figura 5 mostra os elementos cinemáticos adicio-nais que tornam possível realizar a função de flap de freiodo flap de vedação superior 7. Conseqüentemente, o flap devedação superior também atua como um flap de freio. Em adi-ção, a função de flap de freio é atuada por um acionamentoseparado. 0 dispositivo atuador consiste dos componentes 10(atuador) e 11 (haste de atuador) e pode ser operado hidrau-licamente (atuador hidráulico) ou mecanicamente (acionamentode eixo) . O dispositivo atuador para a função de flap defreio move o elemento 9 em uma trajetória circular em tornode um mancai 19 pelo mancai 910. 0 movimento do elemento 9na trajetória circular faz a articulação dupla 709 também semover ao longo desta trajetória circular. 0 flap de vedação7 (se ativo como um flap de freio) portanto move na haste deconexão do mecanismo de quatro barras 48, 78, 79,e 19. Omancai 19 é vantajosamente posicionado de modo que nenhumacolisão ocorre com a asa 1.

Se assim exigido, o mecanismo de flap de freio po-deria também ser realizado separadamente em vez de ser inte-grado no sistema cinemático, em que isto seria concebivel naforma de um aileron na região externa da asa.

Em posições de valor de flap negativo e posiçõesde valor de flap positivo baixo do flap 4, o contorno deperfil de asa é completamente vedado (pelo flap de ventila-ção inferior 5 e o flap de vedação superior 7, e favorávelcom respeito ao fluxo de ar tal que um coeficiente de arras-to vantajoso é obtido, e nenhum vórtice é gerado, o que po-deria também contribuir para a emissão de ruido (ver Figuras6a a 6e: TAB -20°, A/B 0o; TAB -5 o, A/B 0o; TAB 0 o., A/B 0;TAB 5o, A/B 0°) ) .

O afastamento de flap aerodinâmico é exatamentemantido por um acoplamento engrenado mecânico com o flap 4tal que nenhum circuito de controle complexo é exigido paramanter o afastamento de flap (tolerâncias de afastamento dear aerodinâmico). Estas funções são realizadas somente com oatuador para o flap 4 (corpo de atuador 2 e haste de atuador3). Em ângulos de flap positivos maiores do flap 4, o flapde ventilação inferior 5 pivota no contorno de perfil de asae o fluxo de ar vantajoso em torno do flap 4 é obtido. Come-çando em ângulos de flap maiores do flap 4, o flap de veda-ção superior 7 não atua mais como uma vedação, mas em vezdisto precisa manter exatamente a convergência de fluxo ae-rodinâmico e a dimensão de afastamento aerodinâmico, ver Fi-gura 6e: TAB 35°, A/B 0o.

Carenagens aerodinâmicas (carenagens) são forneci-das nas regiões em que o flap de ventilação inferior 5 é pe-netrado pelas hastes de acoplamento 6 e 8 e em que as estru-turas de suporte se estendem para a asa 1, respectivamente.

A superfície de controle de bordo de fuga da in-venção torna possível realizar um controle de vôo primáriobem como um secundário. Em outras palavras, altas velocida-des de ajuste para as superfícies de controle primário podemser obtidas.

A superfície de controle de bordo de fuga da in-venção pode atuar como uma asa adaptável, em que o ponto deoperação mais economicamente favorável pode ser ajustado pa-ra a altitude respectiva (densidade, temperatura, etc,.), ostatus de carga e a velocidade de cruzeiro na forma de posi-ções de valor de flap estacionário positivo baixo ou negati-vo. O contorno de perfil de asa permanece fechado para posi-ções de valor de flap positivo baixo e todas as posições devalor de flap negativo (exceto no modo de flap de freio) , eo contorno de perfil permanece aerodinamicamente favorável.Em sistemas de alta sustentação secundária convencionais,isto não seria normalmente possível porque as posições devalor de flap negativo poderiam não ser realizadas.

o modo de flap de freio do flap de vedação superi-or 7 que atua como flap de freio neste caso é ilustrado emconfigurações diferentes na s Figuras 7a a 7c a fim de en-tender melhor este modo (TAB -20°, A/B 40°; TAB 0o, A/B 40°;TAB 35°, A/B 40°).

Deve ser adicionalmente notado que "compreendendo"não exclui quaisquer outros elementos ou etapas, e "um" ou"uma" não exclui uma pluralidade, Deve ser notado além dissoque características ou etapas que foram descritas com refe-rência a uma das modalidades acima pode também ser usadas emcombinação com outras características ou etapas de outrasmodalidades acima mencionadas. Os símbolos de referência nasreivindicações não devem ser interpretados em um sentidorestritivo.

Claims (30)

1. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do na asa de uma aeronave, com uma asa (1), um flap (4) queestá disposto no bordo de fuga da asa (1), se estende na di-reção da envergadura da asa e pode ser ajustado para posi-ções de valor de flap diferentes, um flap de vedação pivota-do (5) que está disposto no extradorso entre a asa (1) e oflap (4), e um flap de ventilação móvel pivotado (5) que es-tá disposto no intradorso entre a asa (1) e o flap (4),CARACTERIZADA pelo fato de que o flap (4) pode ser ajustadopara baixo através das posições de valor de flap positivo,bem como para cima através das posições de valor de flap ne-gativo, em que o perfil de asa é fechado no extradorso peloflap de vedação (7) e no intradorso pelo flap de ventilação(5) quando o flap (4) é usado como um flap de controle e a-justado entre as posições de valor de flap negativo e posi-tivo baixo, e em que o flap de ventilação (5) libera um flu-xo de ar do intradorso da asa (1) para o extradorso do flap(4), e o flap de vedação (7) é retraído a fim de formar umafastamento predeterminado e liberar um fluxo de saída de ardo extradorso do flap (4) quando o flap (4) é usado para au-mentar a sustentação e o flap (4) é ajustado entre posiçõesde valor de flap positivo baixo e positivo alto.

2. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fatode que a extremidade de fuga do flap de vedação (7) pode serpivotada para cima a fim de utilizar o flap de vedação comoum flap de freio.

3. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo co a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelofato de que o flap de vedação (7) é positivamente acionadopelo flap (4).

4. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, CARACTERIZADApelo fato de que é fornecido um mecanismo de guia de flapque contém uma articulação (14) disposta entre a asa (1) e oflap (4) .

5. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4,CARACTERIZADA pelo fato de que o ponto pivotante da articu-lação (14) é posicionado tal que o flap não diverge do con-torno de perfil de asa em posições de valor de flap negativodo flap (4), e um aumento de superfície significante e au-mento de curvatura é obtido nas posições de valor de flappositivo do flap (4).

6. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5,CARACTERIZADA pelo fato de que o acionamento para o mecanis-mo de guia de flap consiste de uma junta prismática linear(23) , respectivamente, que é acoplada na asa (1) e no flap(4) .

7. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fatode que a junta prismática (23) contém um atuador (2, 3).

8. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fatode que o atuador (2, 3) pode ser operado hidraulicamente (a-tuador hidráulico) ou mecanicamente (acionamento de eixo).

9. Superfície de controle de bordo de fuga avança-do, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8,CARACTERIZADA pelo fato de que o flap de ventilação (5) épositivamente acionado por ou mecanicamente acoplado por en-grenagem com o flap (4) .

10. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADA pelofato de que um mecanismo de flap de ventilação, em que oflap de ventilação (5) é conectado à asa (1) por um mecanis-mo de alavanca que é suportado em mancais estacionários (15)e (14) e contém duas alavancas (hastes 5, 6).

11. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10,CARACTERIZADA pelo fato de que é fornecido um mecanismo deflap de vedação, em que o flap de vedação (7) é positivamen-te acionado pelo flap (4).

12. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelofato de que o flap de vedação (7) do mecanismo de flap devedação é positivamente acionado pelo flap (4) por um meca-nismo de alavanca que é acoplado ao flap (4) em um segundomancai (48) perto do mancai estacionário (14) e no flap devedação (7) por um terceiro mancai (78) perto de um quartomancai (79).

13. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelofato de que o mecanismo de alavanca que conecta o flap devedação (7) no flap (4) e contém a haste de acoplamento (8)de preferência forma um mecanismo de quatro barras (mancais:-79,78, 48, 14).

14. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADApelo fato de que o quarto mancai (79) participa em um movi-mento do flap de vedação (7) no sentido de uma função deflap de freio.

15. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, CARACTERIZADApelo fato de que outro mancai (910) é fornecido no flap devedação superior (7) e acoplado a um atuador (10, 11) a fimde atuar o flap de vedação (7) no sentido de uma função deflap de freio.

16. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADA pelofato de que o mancai adicional (910) é disposto em um eixopivotante comum com o quarto mancai (79) .

17. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 11 a 16,CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de flap de veda-ção é realizado tal que é impedida uma colisão entre o flap(4) e o flap de vedação (7) entre os ângulos de flap positi-vos baixo e todos os ângulos de flap negativos do flap (4),e o flap de vedação (7) é vedado com relação ao flap (4) nafaixa acima mencionada inteira.

18. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelofato de que o flap de vedação superior (7) é abaixado a fimde produzir um afastamento aerodinâmico convergente sendogirado em torno do quarto mancai (79) em posições de valorde flap positivo maior do flap (4), em que o flap (4) atuacomo um componente de aumento de sustentação.

19. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 11 a 18,CARACTERIZADA pelo fato de que uma dependência funcional en-tre a posição de valor absoluto de flap de freio do flap devedação superior (7) (referido à asa estacionária (1)) e oângulo de posição de valor de flap do flap (4) é realizadopor um controle correspondente no computador de controle de vôo.

20. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 11 a 19,CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo atuador (10,-11) fornecido para a função de flap de freio move o elemento(9) ao longo de uma trajetória circular em torno de um man-cai (19) pelo mancai adicional (910) tal que a articulaçãodupla formada pela quarta articulação (79) e a articulaçãoadicional (910) também se move ao longo desta trajetóriacircular.

21. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 11 a 20,CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de flap de freiode preferência é largamente desacoplado do mecanismo de ve-dação superior.

22. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 11 a 14,CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de flap de freioé realizado separadamente em vez de ser integrado no sistemacinemático.

23. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 22,CARACTERIZADA pelo fato de que todos os mancais consistem dearticulações simples.

24. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADA pelo fato de que a construção consiste essen-cialmente de haste e estruturas somente.

25. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 24,CARACTERIZADA pelo fato de que cinemáticas tridimensionaissão fornecidas para um movimento cilíndrico do flap (4).

26. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 24,CARACTERIZADA pelo fato de que cinemáticas tridimensionaissão fornecidas para um movimento cônico do flap (4).

27. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 26,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de controle debordo de fuga avançada serve como superfície de controleprimário.

28. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações 1 a 26,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de controle debordo de fuga avançado serve como superfície de controle se-cundário.

29. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de controle debordo de fuga avançado serve como componente de asa adaptá-vel.

30. Superfície de controle de bordo de fuga avan-çado, de acordo com uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de controle debordo de fuga avançado é usada no bordo de fuga de asa de aeronave comercial moderna e aeronave de transporte com umalto peso de decolagem.