BRPI1103947B1

BRPI1103947B1 - GEOMETRICLY ADAPTABLE AERODYNAMIC SURFACE BY ACTIVE CURVATURE CONTROL

Info

Publication number: BRPI1103947B1
Application number: BRPI1103947-7A
Authority: BR
Inventors: Fernando MARTINI CATALANO; Renato Cosin; Marcus Vinicius Angelo
Original assignee: Universidade De São Paulo - Usp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2022-11-16
Also published as: BRPI1103947A2

Abstract

SUPERFÍCIE AERODINÂMICA GEOMETRICAMENTE ADAPTÁVEL POR CONTROLE ATIVO DA CURVATURA. A invenção se refere a uma superfície aerodinâmica, que pode ser uma asa, pá de hélice ou rotor de helicópteros ou geradores eólicos, capaz de modificar sua forma através distribuição de arqueamento do perfil ao longo de sua envergadura a fim de se obter alta eficiência aerodinâmica num espectro maior de regimes de vôo. O objetivo de se modificar a geometria da asa é otimizar cada seção da mesma de acordo com a condição local do escoamento juntamente com o carregamento global da asa, visando menor arrasto, menores esforços estruturais, forças e momentos para controle e manobras, bem como atenuação do efeito de rajadas. O objetivo da otimização varia a cada condição de vôo, sendo definida de acordo com uma análise multidisciplinar. A variável a ser otimizada pode abranger máxima sustentação, mínimo arrasto, menor carregamento estrutural, menores momentos aerodinâmicos entre outros, combinados com diferentes fatores de importância de maneira a quantificar o desempenho aerodinâmico em cada regime de vôo e possibilitar a busca pela configuração ótima. Além da aplicação em asas aeronáuticas, a presente tecnologia pode ser aplicada com objetivos análogos de aumento da eficiência em hélices e rotores, sejam eles (...).GEOMETRICLY ADAPTABLE AERODYNAMIC SURFACE BY ACTIVE CURVATURE CONTROL. The invention refers to an aerodynamic surface, which can be a wing, propeller blade or rotor of helicopters or wind generators, capable of modifying its shape by distributing the arching of the profile along its span in order to obtain high aerodynamic efficiency. in a wider spectrum of flight regimes. The objective of modifying the wing geometry is to optimize each section of the same according to the local condition of the flow together with the global loading of the wing, aiming at lower drag, lower structural efforts, forces and moments for control and maneuvers, as well as attenuation. of the effect of bursts. The optimization objective varies according to each flight condition, being defined according to a multidisciplinary analysis. The variable to be optimized can include maximum lift, minimum drag, lower structural loading, lower aerodynamic moments, among others, combined with different important factors in order to quantify the aerodynamic performance in each flight regime and enable the search for the optimal configuration. In addition to the application in aeronautical wings, the present technology can be applied with similar objectives of increasing efficiency in propellers and rotors, be they (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção se insere no ramo da Indústria Mecânica, mais especificamente no ramo da Indústria Aeronáutica, uma vez que se refere a uma superfície aerodinâmica, que pode ser uma asa, pá de hélice ou rotor de helicópteros ou geradores eólicos, que é geometricamente adaptável.[001] The present invention falls within the branch of the Mechanical Industry, more specifically in the branch of the Aeronautical Industry, since it refers to an aerodynamic surface, which can be a wing, propeller blade or rotor of helicopters or wind generators, which it is geometrically adaptable.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICASTATE OF TECHNICAL DESCRIPTION

[002] As técnicas atuais de projetos de asas possibilitam a obtenção de configurações de altíssimo desempenho e eficiência. No entanto, isto é limitado pelo fato de que atualmente as aeronaves operam em regimes de voo extremamente variáveis, fazendo com que uma asa de configuração fixa seja ótima apenas no regime de voo tido como mais importante ou significativo da missão da aeronave. Para as outras condições muitas vezes o desempenho limita-se a ser apenas adequado aos requisitos, estando, de certa forma, distante de seu ponto ótimo. Um exemplo pertinente são as modernas aeronaves comerciais com regime de cruzeiro transônico. Estas voam em grande altitude, onde demonstram grande eficiência, mas necessitam de complexos sistemas hiper-sustentadores para as operações de pouso e decolagem em mais baixa velocidade, trazendo uma série de efeitos colaterais, como peso adicional, ruído e maior manutenção.[002] The current wing design techniques make it possible to obtain very high performance and efficiency configurations. However, this is limited by the fact that aircraft currently operate in extremely variable flight regimes, making a fixed configuration wing optimal only in the flight regime considered to be the most important or significant of the aircraft's mission. For the other conditions, performance is often limited to being just adequate to the requirements, being, in a way, far from its optimal point. A pertinent example is the modern commercial aircraft with transonic cruise regime. These fly at high altitude, where they demonstrate great efficiency, but require complex hyper-lift systems for landing and take-off operations at lower speeds, bringing a series of side effects, such as additional weight, noise and greater maintenance.

[003] Desde o início dos estudos da aerodinâmica aplicada a aeronaves se vislumbra a capacidade de se construir uma estrutura com capacidade de adquirir diferentes formas, permitindo se adaptar a diversas condições de voo de maneira eficiente ou controlar a aeronave sem a adição de superfícies móveis. O conceito é amplamente conhecido como “Morphing”, ou mais especificamente no caso de asas “Morphing Wings”. Esta ideia compreende asas capazes de modificar sua geometria de maneira suave, idealmente sem descontinuidades em sua superfície, podendo ser a variação de sua forma em planta ou de seus perfis, sendo este último o escopo desta pesquisa.[003] Since the beginning of studies of aerodynamics applied to aircraft, the ability to build a structure capable of acquiring different shapes has been envisioned, allowing it to adapt to different flight conditions efficiently or to control the aircraft without the addition of moving surfaces . The concept is widely known as “Morphing”, or more specifically in the case of wings “Morphing Wings”. This idea comprises wings capable of modifying their geometry smoothly, ideally without discontinuities on their surface, which could be the variation of their shape in plan or their profiles, the latter being the scope of this research.

[004] As primeiras patentes para seções de asas geometricamente ativas remontam a década de 1930, no entanto as enormes dificuldades tecnológicas fizeram com que apenas na décadas de 1980 as primeiras aplicações em aeronaves tripuladas fossem realizadas. No entanto, a grande complexidade dos sistemas e estruturas até então desenvolvidos e a necessidade de materiais e atuadores mais adequados não permitiram a aplicação do conceito numa aeronave comercial até os dias de hoje. A filosofia mais difundida para variação da geometria das seções da asa de forma suave é o controle de seu arqueamento, geralmente chamado na literatura de “variable camber”.[004] The first patents for geometrically active wing sections date back to the 1930s, however the enormous technological difficulties meant that only in the 1980s the first applications in manned aircraft were carried out. However, the great complexity of the systems and structures developed until then and the need for more suitable materials and actuators did not allow the application of the concept in a commercial aircraft until today. The most widespread philosophy for smoothly varying the geometry of wing sections is camber control, generally referred to in the literature as “variable camber”.

[005] Em meados de 1980, a Boeing Company® desenvolveu um conceito de bordo de ataque com camber (arqueamento) variável para redução de arrasto em cruzeiro. No ano de 1986 a NASA modificou uma aeronave General Dynamics F-111 com as regiões do bordo de ataque e bordo de fuga capazes de modificar seu arqueamento de maneira suave. O programa denominado AFTI realizou mais de 1500h de testes em solo e 145h de testes em voo.[005] In the mid-1980s, the Boeing Company® developed a leading edge concept with variable camber (camber) to reduce cruising drag. In 1986, NASA modified a General Dynamics F-111 aircraft with the leading edge and trailing edge regions capable of modifying its camber smoothly. The program called AFTI performed more than 1500h of ground tests and 145h of flight tests.

[006] Durante a década de 1980, diversos mecanismos para variação do arqueamento foram desenvolvidos. No entanto, de uma forma geral, utilizavam complexos sistemas com numerosos braços e articulações internos, combinados com um painel superior flexível, mas rígido à tração, além de painéis de revestimentos deslizantes na parte inferior. Este conceito foi bastante difundido e foi utilizado no programa da NASA. Nas décadas de 1990 e meados dos anos 2000 este conceito continuou a ser desenvolvido.[006] During the 1980s, several mechanisms for varying camber were developed. However, in general, they used complex systems with numerous internal arms and joints, combined with a flexible but tensile rigid top panel, as well as sliding cladding panels at the bottom. This concept was widespread and was used in the NASA program. In the 1990s and mid-2000s this concept continued to be developed.

[007] Com o desenvolvimento dos materiais compósitos, diversos conceitos se valendo das propriedades anisotrópicas destes materiais passaram a ser desenvolvidos. Esta nova frente de pesquisa envolve desde o desenvolvimento específico do material, técnicas de manufatura, bem como os conceitos de estruturas geometricamente variáveis como um todo.[007] With the development of composite materials, several concepts using the anisotropic properties of these materials began to be developed. This new research front involves from the specific development of the material, manufacturing techniques, as well as the concepts of geometrically variable structures as a whole.

[008] Na última década vem sendo desenvolvidas estruturas compostas de materiais com rigidez moderada com um projeto geométrico que permite o uso de sua flexibilidade potencial para realizar deformações controladas na sua amplitude e forma. Estas estruturas, conhecidas como “compliant mechanisms” têm demonstrado enorme potencial de aplicação por sua simplicidade e têm sido viabilizada por novas técnicas de fabricação, materiais avançados e ferramentais de simulação para seu projeto. Nesta frente de pesquisa se enquadra a presente criação. A empresa FlexSys Inc.® vem desenvolvendo um conceito com notável simplicidade, onde uma nervura flexível é composta por uma peça monolítica polimérica, a qual tem sua flexibilidade garantida através do material e geometria. O projeto foi testado em túnel de vento e num modelo de asa em escala fixado numa aeronave de testes. No Virginia Tech também foi desenvolvido um conceito estrutural similar.[008] In the last decade, structures composed of materials with moderate stiffness have been developed with a geometric design that allows the use of its potential flexibility to perform controlled deformations in its amplitude and shape. These structures, known as “compliant mechanisms” have shown enormous application potential due to their simplicity and have been made possible by new manufacturing techniques, advanced materials and simulation tools for their design. The present creation fits into this research front. The company FlexSys Inc.® has been developing a concept with remarkable simplicity, where a flexible rib is composed of a monolithic polymeric piece, which has its flexibility guaranteed through the material and geometry. The project was tested in a wind tunnel and on a scale model of a wing attached to a test aircraft. Virginia Tech also developed a similar structural concept.

[009] Quanto aos documentos de patentes existentes no estado da técnica, podemos mencionar os documentos CA2617137, WO201032241, WO2011017071, US20100025538, CN101708772, CN10101693467, US20090014596, US6622974, EP851829 e WO2004/108525.[009] As for existing patent documents in the prior art, we can mention documents CA2617137, WO201032241, WO2011017071, US20100025538, CN101708772, CN10101693467, US20090014596, US6622974, EP851829/WO20090014596, US6622974, EP851829/WO2009.

[010] O documento CA2617137 trata de um dispositivo adicionado ao bordo de ataque de uma asa a fim de melhorar suas características aerodinâmicas em certas condições. No entanto, a invenção se difere da invenção reivindicada por propor um dispositivo adicional à asa e não uma asa capaz de modificar sua forma. O dispositivo, por sua vez é projetado para trazer benefícios em condições específicas, já a asa adaptável é passível de ser controlada para trazer melhoras aerodinâmicas num amplo espectro de condições operacionais. Outra diferença fundamental é que o dispositivo descrito no CA2617137 é concebido para aplicação em asas já existentes, já a presente invenção propões um projeto totalmente novo da asa e seu conceito pode ser aplicado não apenas no bordo de ataque, como também no bordo de fuga.[010] Document CA2617137 deals with a device added to the leading edge of a wing in order to improve its aerodynamic characteristics under certain conditions. However, the invention differs from the claimed invention by proposing an additional device to the wing and not a wing capable of modifying its shape. The device, in turn, is designed to bring benefits in specific conditions, while the adaptive wing is capable of being controlled to bring aerodynamic improvements in a wide spectrum of operating conditions. Another fundamental difference is that the device described in CA2617137 is designed for application in existing wings, whereas the present invention proposes a completely new wing design and its concept can be applied not only to the leading edge, but also to the trailing edge.

[011] O documento WO201032241 trata de dispositivos adicionado aos aerofólios em diversos locais a fim de melhorar seu desempenho em condições diferentes daquelas de projeto. No entanto, a invenção se difere da invenção reivindicada por propor de dispositivos adicionais anexados à asa e não uma asa capaz de modificar sua forma. O dispositivo, por sua vez é projetado para trazer benefícios em condições específicas, já a asa adaptável é passível de ser controlada para trazer melhoras aerodinâmicas num amplo espectro de condições operacionais. Outra diferença fundamental é que o dispositivo descrito no WO201032241 é concebido para aplicação em asas já existentes, já a presente invenção propões um projeto totalmente novo da asa.[011] Document WO201032241 deals with devices added to airfoils in different locations in order to improve their performance in conditions other than those of design. However, the invention differs from the claimed invention by proposing additional devices attached to the wing and not a wing capable of modifying its shape. The device, in turn, is designed to bring benefits in specific conditions, while the adaptive wing is capable of being controlled to bring aerodynamic improvements in a wide spectrum of operating conditions. Another fundamental difference is that the device described in WO201032241 is designed for application in existing wings, whereas the present invention proposes a totally new wing design.

[012] O conceito de variação do arqueamento e aplicação de asas adaptáveis do WO2011017071 e da presente invenção possuem alguns elementos semelhantes, no entanto diferem amplamente no conceito estrutural e mecanismo para se obter a variação geométrica dos perfis aerodinâmicos, sendo este o principal escopo tanto do presente pedido de patente quanto do WO2011017071. Em ambos os casos são propostas seções de asa com uma região central rígida e extremidades com arqueamento variável. No entanto o WO2011017071 descreve um mecanismo para a obtenção do arqueamento através de estruturas alveolares especiais que mudam sua forma de acordo com a pressão diferencial interna aplicada. Em contrapartida, a presente invenção se vale de lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo-atuador. Isto traz a vantagem de que podem ser aplicados diversos materiais, sejam avançados ou de baixo custos, metálicos ou compósitos, etc, desde que se respeite o layout estrutural específico, o que é o responsável por dar a exata flexibilidade necessária a uma deformação controlada da seção de controle. A presente invenção, através da simples variação das espessuras das lâminas pode ter sua forma deformada projetada de diversas maneiras a fim de se obter melhor desempenho, em vez de uma forma deformada limitada por uma complexa estrutura interna difícil de ser fabricada com variações locais de suas propriedades de deformação. A presente invenção se destaca também por permitir o uso de diversos tipos de atuadores, sejam ele hidráulicos, elétricos, piezo-elétricos, etc. O WO2011017071 se restringe a atuação pneumática.[012] The concept of camber variation and application of adaptive wings of WO2011017071 and the present invention have some similar elements, however they differ widely in the structural concept and mechanism to obtain the geometric variation of the airfoils, this being the main scope both of the present patent application and WO2011017071. In both cases wing sections are proposed with a rigid central region and ends with variable camber. However, WO2011017071 describes a mechanism for obtaining arching through special alveolar structures that change their shape according to the internal differential pressure applied. In contrast, the present invention makes use of specially arranged thin sheets that deform in a controlled and predictable manner according to the displacement imposed by a servo-actuator. This has the advantage that different materials can be applied, whether advanced or low cost, metallic or composite, etc., as long as the specific structural layout is respected, which is responsible for giving the exact flexibility necessary for a controlled deformation of the control section. The present invention, through the simple variation of the thicknesses of the blades, can have its deformed shape designed in several ways in order to obtain better performance, instead of a deformed shape limited by a complex internal structure difficult to be manufactured with local variations of its deformation properties. The present invention also stands out for allowing the use of different types of actuators, whether hydraulic, electric, piezo-electric, etc. WO2011017071 is restricted to pneumatic actuation.

[013] O US20100025538 descreve um material compósito com capacidades específicas de deformar-se de modo a ser aplicado para variar a geometria de uma asa. O sistema proposto se baseia num dispositivo realizado em material compósito que se tem sua rigidez reduzida com um aquecimento induzido de modo a permitir sua deformação por um motor. Em contrapartida o presente conceito não necessita de materiais especiais, os quais necessitam serem certificados para operação em aeronaves, trazendo enormes custos e dificuldades técnicas. A presente invenção também se ressalta por necessitar apenas a ação de um servo-atuador que imponha a rotação do eixo específico, tornando o controle extremamente simples e possibilitando o uso de diversos sistemas de atuação. A presente invenção comporta sistemas de controle diversos, dependendo da aplicação.[013] The US20100025538 describes a composite material with specific capabilities to deform in order to be applied to vary the geometry of a wing. The proposed system is based on a device made of composite material that has its rigidity reduced with induced heating in order to allow its deformation by an engine. On the other hand, this concept does not require special materials, which need to be certified for operation in aircraft, bringing enormous costs and technical difficulties. The present invention also stands out for requiring only the action of a servo-actuator that imposes the rotation of the specific axis, making the control extremely simple and allowing the use of several actuation systems. The present invention includes different control systems, depending on the application.

[014] O documento CN101708772 descreve um conjunto de materiais compósitos com propriedades mecânicas especiais para aplicação em asas com geometria variável e a atuação a partir de ligas de memória de forma integradas com os materiais compósitos. Já a presente invenção se trata de um conceito de um conceito estrutural completo que se vale de lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo- atuador. Isto traz a vantagem de que podem ser aplicados diversos materiais, sejam avançados ou de baixos custos, metálicos ou compósitos, etc, desde que se respeite o layout estrutural específico, o que é o responsável por dar a exata flexibilidade necessária a uma deformação controlada da seção de controle.[014] Document CN101708772 describes a set of composite materials with special mechanical properties for application in wings with variable geometry and performance from shape memory alloys integrated with the composite materials. The present invention, on the other hand, is a concept of a complete structural concept that makes use of specially arranged thin sheets that deform in a controlled and predictable way according to the displacement imposed by a servo-actuator. This brings the advantage that different materials can be applied, whether advanced or low cost, metallic or composite, etc., as long as the specific structural layout is respected, which is responsible for giving the exact flexibility necessary for a controlled deformation of the control section.

[015] O invento descrito no CN10101693467 descreve um sistema de variação do arqueamento da região do bordo de fuga através de uma estrutura articulada, cujo mecanismo de atuação consiste num conjunto de fios de ligas de memória de forma. . Já a presente invenção se trata de um conceito de um conceito estrutural completo que se vale de lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo- atuador. Neste conceito, têm-se a vantagem da ausência de articulações, o que aumenta a confiabilidade e simplicidade do sistema além de poderem ser aplicados diversos materiais, sejam avançados ou de baixos custos, metálicos ou compósitos, etc, desde que se respeite o layout estrutural específico, o que é o responsável por dar a exata flexibilidade necessária a uma deformação controlada da seção de controle. A presente invenção se destaca também por permitir o uso de diversos tipos de atuadores, sejam ele hidráulicos, elétricos, piezo-elétricos, etc. O CN10101693467 se restringe a atuação pneumática.[015] The invention described in CN10101693467 describes a system for varying the camber of the trailing edge region through an articulated structure, whose actuation mechanism consists of a set of wires of shape memory alloys. . The present invention, on the other hand, is a concept of a complete structural concept that makes use of specially arranged thin sheets that deform in a controlled and predictable way according to the displacement imposed by a servo-actuator. In this concept, there is the advantage of the absence of joints, which increases the reliability and simplicity of the system, in addition to the possibility of applying different materials, whether advanced or low cost, metallic or composite, etc., as long as the structural layout is respected. specific, which is responsible for giving the exact necessary flexibility to a controlled deformation of the control section. The present invention also stands out for allowing the use of different types of actuators, whether hydraulic, electric, piezo-electric, etc. CN10101693467 is restricted to pneumatic actuation.

[016] O US20090014596 descreve uma configuração de aeronave com geometria variável, que embora em essência busca melhorias aerodinâmicas para condição de voo variadas, difere totalmente em sua configuração, geometria e mecanismos em relação ao presente trabalho. Em contrapartida, a presente invenção se trata de um conceito estrutural para asas e quaisquer outras superfícies aerodinâmicas, composto por conjuntos lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo-atuador, seguindo uma lei de controle que possibilite melhoras aerodinâmicas num amplo espectro de condições operacionais.[016] The US20090014596 describes an aircraft configuration with variable geometry, which although in essence seeks aerodynamic improvements for varied flight conditions, differs completely in its configuration, geometry and mechanisms in relation to the present work. On the other hand, the present invention deals with a structural concept for wings and any other aerodynamic surfaces, composed of sets of specially arranged thin blades that deform in a controlled and predictable manner according to the displacement imposed by a servo-actuator, following a law of control that allows aerodynamic improvements in a broad spectrum of operational conditions.

[017] O US6622974 descreve uma configuração de aeronave com geometria variável, que embora em essência busca melhorias aerodinâmicas para condição de voo variadas, difere significativamente em sua configuração, geometria e mecanismos em relação ao presente trabalho. O US6622974 descreve uma asa com variação de sua geometria através de uma longarina principal capaz de se expandir, modificando a forma e área da asa. Em contrapartida, a presente invenção se trata de um conceito estrutural para asas e quaisquer outras superfícies aerodinâmicas, composto por conjuntos lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo- atuador, seguindo uma lei de controle que possibilite melhoras aerodinâmicas num amplo espectro de condições operacionais. Outro fator de grande vantagem do presente trabalho é que a seção central da seção constitui uma estrutura rígida, podendo ser do tipo caixa, como convencionalmente utilizado nas asas aeronáuticas, trazendo grande simplificação na construção da estrutura e possibilitando que a mesma seja mais leve e robusta.[017] The US6622974 describes an aircraft configuration with variable geometry, which although in essence seeks aerodynamic improvements for varied flight conditions, differs significantly in its configuration, geometry and mechanisms in relation to the present work. The US6622974 describes a wing with variation of its geometry through a main spar capable of expanding, modifying the shape and area of the wing. On the other hand, the present invention deals with a structural concept for wings and any other aerodynamic surfaces, composed of sets of specially arranged thin blades that deform in a controlled and predictable manner according to the displacement imposed by a servo-actuator, following a law of control that allows aerodynamic improvements in a broad spectrum of operational conditions. Another factor of great advantage of the present work is that the central section of the section constitutes a rigid structure, which can be of the box type, as conventionally used in aeronautical wings, bringing great simplification in the construction of the structure and allowing it to be lighter and more robust. .

[018] No documento EP851829 é apresentado um conceito de variação do arqueamento e aplicação em asas adaptáveis com alguns elementos semelhantes ao da presente invenção, no entanto diferem amplamente no conceito estrutural e mecanismo para se obter a variação geométrica dos perfis aerodinâmicos, sendo este o principal escopo tanto do presente pedido de patente quanto do EP851829. Em ambos os casos são propostas seções de asa com uma região central rígida e extremidades com arqueamento variável. No entanto o EP851829 descreve um mecanismo para a obtenção do arqueamento através de estruturas feitas em tecidos especiais arranjadas na forma de células que quando pressurizadas controla a deformação de outros componentes estruturais flexíveis. Em contrapartida, a presente invenção se vale de lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo-atuador. Isto traz a vantagem de que podem ser aplicados diversos materiais, sejam avançados ou de baixo custos, metálicos ou compósitos, etc, desde que se respeite o layout estrutural específico, o que é o responsável por dar a exata flexibilidade necessária a uma deformação controlada da seção de controle. A presente invenção, através da simples variação das espessuras das lâminas pode ter sua forma deformada projetada de diversas maneiras a fim de se obter melhor desempenho, em vez de uma forma deformada limitada por uma complexa estrutura interna difícil de ser fabricada com variações locais de suas propriedades de deformação. A presente invenção se destaca também por permitir o uso de diversos tipos de atuadores, sejam ele hidráulicos, elétricos, piezo-elétricos, etc. O EP851829 se restringe a atuação pneumática.[018] Document EP851829 presents a concept of camber variation and application in adaptable wings with some elements similar to the present invention, however they differ widely in the structural concept and mechanism to obtain the geometric variation of the airfoils, this being the main scope of both the present patent application and EP851829. In both cases wing sections are proposed with a rigid central region and ends with variable camber. However, EP851829 describes a mechanism for obtaining arching through structures made of special fabrics arranged in the form of cells that, when pressurized, control the deformation of other flexible structural components. In contrast, the present invention makes use of specially arranged thin sheets that deform in a controlled and predictable manner according to the displacement imposed by a servo-actuator. This has the advantage that different materials can be applied, whether advanced or low cost, metallic or composite, etc., as long as the specific structural layout is respected, which is responsible for giving the exact flexibility necessary for a controlled deformation of the control section. The present invention, through the simple variation of the thicknesses of the blades, can have its deformed shape designed in several ways in order to obtain better performance, instead of a deformed shape limited by a complex internal structure difficult to be manufactured with local variations of its deformation properties. The present invention also stands out for allowing the use of different types of actuators, whether hydraulic, electric, piezo-electric, etc. The EP851829 is restricted to pneumatic actuation.

[019] O documento WO2004/108525 apresenta um conceito de variação do arqueamento e aplicação de asas adaptáveis do com algumas etapas semelhantes aos da presente invenção, no entanto diferem no conceito estrutural e mecanismo para se obter a variação geométrica dos perfis aerodinâmicos, bem como nos materiais e construção empregados. O WO2004/108525 descreve um mecanismo para a obtenção do arqueamento através de estruturas monolíticas elastoméricas especiais que mudam sua forma de acordo com o deslocamento linear de uma de suas superfícies. Em contrapartida, a presente invenção se vale de lâminas delgadas especialmente arranjadas que se deformam de maneira controlada e previsível de acordo com o deslocamento imposto por um servo-atuador. Isto traz a vantagem de que podem ser aplicados diversos materiais, sejam avançados ou de baixo custo, metálicos ou compósitos, etc, desde que se respeite o layout estrutural específico, o que é o responsável por dar a exata flexibilidade necessária a uma deformação controlada da seção de controle. Isto traz o grande benefício de uma fabricação muito mais simples e manutenção muito simplificada. A presente invenção, através da simples variação das espessuras das lâminas pode ter sua forma deformada projetada de diversas maneiras a fim de se obter melhor desempenho, em vez de uma forma deformada limitada por uma complexa estrutura interna difícil de ser fabricada com variações locais de suas propriedades de deformação. O presente conceito permite que se mantenha a flexibilidade mesmo com o uso de materiais de alta resistência, o que permite sua aplicação em regiões de alto carregamento. Neste conceito, ambas as superfícies se deslocam e por isso as seções são ligadas e cobertas por um revestimento elastomérico, que facilmente produz uma superfície externa suave e regular, como desejável do ponto de vista aerodinâmico. Outro ponto a se destacar é o uso de atuadores angulares, uma vez que podem ser mais simples, leves e confiáveis que atuadores lineares.[019] The document WO2004/108525 presents a concept of variation of camber and application of adaptable wings with some steps similar to those of the present invention, however they differ in the structural concept and mechanism to obtain the geometric variation of the aerodynamic profiles, as well as in the materials and construction used. WO2004/108525 describes a mechanism for obtaining arching through special elastomeric monolithic structures that change their shape according to the linear displacement of one of their surfaces. In contrast, the present invention makes use of specially arranged thin sheets that deform in a controlled and predictable manner according to the displacement imposed by a servo-actuator. This brings the advantage that different materials can be applied, whether advanced or low cost, metallic or composite, etc., as long as the specific structural layout is respected, which is responsible for giving the exact flexibility necessary for a controlled deformation of the control section. This brings the great benefit of much simpler manufacturing and much simpler maintenance. The present invention, through the simple variation of the thicknesses of the blades, can have its deformed shape designed in several ways in order to obtain better performance, instead of a deformed shape limited by a complex internal structure difficult to be manufactured with local variations of its deformation properties. The present concept allows flexibility to be maintained even with the use of high strength materials, which allows its application in regions of high loading. In this concept, both surfaces move and therefore the sections are connected and covered by an elastomeric coating, which easily produces a smooth and regular external surface, as desirable from an aerodynamic point of view. Another point to highlight is the use of angular actuators, since they can be simpler, lighter and more reliable than linear actuators.

[020] Considerando os fatores relacionados com a eficiência aerodinâmica da aeronave, como o consumo de combustível, desempenho e qualidades de voo, se torna praticamente inquestionável que os projetos futuros incorporarão configurações aerodinâmicas ativas inteligentes seja de maneira localizada como nos aerofólios ou mesmo em grandes estruturas como asa, empenagem ou em mais longo prazo em toda a aeronave. Partindo deste princípio, este pedido trata de uma asa geometricamente adaptável com capacidade de ajustar a curvatura de seus perfis de maneira variável ao longo de sua envergadura, de forma a gerar uma configuração aerodinâmica ótima para cada fase de voo em missões com características diversas.[020] Considering the factors related to the aerodynamic efficiency of the aircraft, such as fuel consumption, performance and flight qualities, it becomes practically unquestionable that future projects will incorporate intelligent active aerodynamic configurations, whether in a localized way, such as in airfoils or even in large structures such as wing, empennage or in the longer term throughout the aircraft. Based on this principle, this order deals with a geometrically adaptable wing capable of adjusting the curvature of its profiles in a variable way along its span, in order to generate an optimal aerodynamic configuration for each phase of flight in missions with different characteristics.

[021] O conceito de asa adaptável adotado nesta invenção consiste numa asa capaz de modificar sua forma, mais especificamente a distribuição de arqueamento do perfil ao longo de sua envergadura a fim de se obter alta eficiência aerodinâmica num espectro maior de regimes de voo. O objetivo de se modificar a geometria da asa é otimizar cada seção da mesma de acordo com a condição local do escoamento juntamente com o carregamento global da asa, visando menor arrasto, menores esforços estruturais, forças e momentos para controle e manobras, bem como atenuação do efeito de rajadas. O objetivo da otimização varia a cada condição de voo, sendo definida de acordo com uma análise multidisciplinar. A variável a ser otimizada pode abranger máxima sustentação, mínimo arrasto, menor carregamento estrutural, menores momentos aerodinâmicos entre outros, combinados com diferentes fatores de importância de maneira a quantificar o desempenho aerodinâmico em cada regime de voo e possibilitar a busca pela configuração ótima.[021] The adaptive wing concept adopted in this invention consists of a wing capable of modifying its shape, more specifically the camber distribution of the profile along its span in order to obtain high aerodynamic efficiency in a wider spectrum of flight regimes. The objective of modifying the wing geometry is to optimize each section of the same according to the local condition of the flow together with the global loading of the wing, aiming at lower drag, lower structural efforts, forces and moments for control and maneuvers, as well as attenuation. of the effect of bursts. The optimization objective varies according to each flight condition, being defined according to a multidisciplinary analysis. The variable to be optimized can include maximum lift, minimum drag, lower structural loading, lower aerodynamic moments, among others, combined with different important factors in order to quantify the aerodynamic performance in each flight regime and enable the search for the optimal configuration.

[022] Uma característica especial da asa desenvolvida nesta invenção é sua capacidade de modificar a geometria de suas seções de forma controlada, suave e variável ao longo da envergadura. Esta característica, além de adaptar o aerofólio localmente, permite modificar significativamente a distribuição de sustentação ao longo da envergadura. Ao se ajustar a forma do aerofólio em diferentes seções de maneira independente ao longo da envergadura, pode-se obter uma asa com uma melhor distribuição de carregamento, gerando um menor arrasto induzido e total, bem como menores esforços estruturais ou forças e momentos aerodinâmicos para controle da aeronave. Alterando a geometria da asa pode-se estender ou deslocar as regiões de máxima eficiência para as várias condições de voo requeridas para uma missão da aeronave melhorando seu desempenho em todo o espectro de condições de voo.[022] A special feature of the wing developed in this invention is its ability to modify the geometry of its sections in a controlled, smooth and variable manner along the span. This feature, in addition to locally adapting the airfoil, allows significantly modifying the lift distribution along the span. By adjusting the shape of the airfoil in different sections independently along the span, a wing with a better load distribution can be obtained, generating less induced and total drag, as well as less structural efforts or aerodynamic forces and moments to aircraft control. Changing the wing geometry can extend or shift the regions of maximum efficiency for the various flight conditions required for an aircraft's mission, improving its performance across the entire spectrum of flight conditions.

[023] Combinando-se a tecnologia de asas geometricamente adaptáveis com aerofólios laminares, a modificação do arqueamento do perfil pode ajustar, diante das características locais do escoamento, a melhor condição de transição da camada limite de laminar para turbulenta. Modificar aerofólios para que transição ocorra mais distante do bordo de ataque, ou seja, gerar uma região laminar mais extensa, é um meio efetivo de se obter reduções significativas no arrasto.[023] Combining the technology of geometrically adaptable wings with laminar airfoils, the modification of the camber of the profile can adjust, given the local characteristics of the flow, the best transition condition of the boundary layer from laminar to turbulent. Modifying airfoils so that the transition occurs further away from the leading edge, that is, generating a more extensive laminar region, is an effective means of obtaining significant reductions in drag.

[024] Desta forma, busca-se adaptar-se a forma do aerofólio de modo a estender a região com escoamento acelerado resultando numa área maior com gradiente de pressão favorável. Esse efeito pode aumentar a região laminar da seção reduzindo seu arrasto de maneira efetiva.[024] In this way, we seek to adapt the shape of the airfoil in order to extend the region with accelerated flow resulting in a larger area with a favorable pressure gradient. This effect can increase the laminar region of the section effectively reducing its drag.

[025] Ao modificar-se o arqueamento do aerofólio também se torna possível a obtenção de maiores coeficientes de sustentação. Isto traz grandes vantagens por minimizar a necessidade de complexos sistemas hipersustentadores, o que reduz custo operacional e peso da aeronave, bem como pode aumentar sua confiabilidade. A maior capacidade de gerar sustentação pode eliminar a necessidade do uso de dispositivos no bordo hipersustentadores no bordo de ataque, como por exemplo “slats”. A eliminação destes, por sua vez, é em muitos casos fundamental para que se possa utilizar aerofólios laminares que trazer enormes benefícios em termos de arrasto em condições de cruzeiro. Desta forma, asas adaptáveis podem não apenas otimizar as asas laminares para condições de voo mais diversas, como também em alguns casos viabilizar sua aplicação onde antes a presença de certos dispositivos como “slats” impediam.[025] By modifying the camber of the airfoil, it also becomes possible to obtain higher lift coefficients. This brings great advantages by minimizing the need for complex hyperlift systems, which reduces operating costs and aircraft weight, as well as increasing its reliability. The greater ability to generate lift can eliminate the need to use devices on the edge that are hyper-lifting on the leading edge, such as “slats”. The elimination of these, in turn, is in many cases fundamental so that laminar airfoils can be used, which bring enormous benefits in terms of drag under cruising conditions. In this way, adaptable wings can not only optimize laminar wings for more diverse flight conditions, but also in some cases enable their application where before the presence of certain devices such as "slats" prevented.

[026] Uma das etapas mais desafiadoras ao se desenvolver uma asa com geometria adaptável é a criação de um conceito estrutural realizável e um conjunto mecânico que possibilite obter a forma deformada desejada bem como suportar as cargas aerodinâmicas e efeitos aeroelásticos.[026] One of the most challenging steps when developing a wing with adaptable geometry is the creation of an achievable structural concept and a mechanical assembly that makes it possible to obtain the desired deformed shape as well as withstand aerodynamic loads and aeroelastic effects.

[027] Além da aplicação em asas aeronáuticas, a presente tecnologia pode ser aplicada com objetivos análogos de aumento da eficiência em hélices e rotores, sejam eles de aeronaves, ventiladores e geradores eólicos. Neste último caso, o uso de aerodinâmica ativa permitiria não apenas maior aproveitamento da energia disponível no vento, como a aplicação do envelope de condições meteorológicas operacionais, de forma que um mesmo gerador opere em ventos calmos ou em ventanias de tempestades, podendo inclusive utilizar a adaptação geométrica para prevenir danos estruturais Outras aplicações possíveis, onde a adaptação geométrica tem potencial de benefícios são aerofólios automobilísticos e hidrofólios para controle e estabilização de embarcações.[027] In addition to the application in aeronautical wings, the present technology can be applied with similar objectives of increasing the efficiency in propellers and rotors, whether in aircraft, fans and wind generators. In the latter case, the use of active aerodynamics would allow not only greater use of the energy available in the wind, but also the application of the envelope of operational meteorological conditions, so that the same generator operates in calm winds or in stormy winds, and may even use the geometric adaptation to prevent structural damage Other possible applications where geometric adaptation has potential benefits are automotive airfoils and hydrofoils for vessel control and stabilization.

[028] O ótimo desempenho resulta no fato da tecnologia se tornar uma opção para sistemas adaptáveis inteligentes, principalmente visando a aplicação aeroespacial. Isto é extremamente potencializado por ser uma tecnologia plenamente realizável, viável, de fácil projeto e simulação e que permite aplicação de uma serie de diferentes materiais. Esta característica permite o uso desde materiais de baixo custo, altíssimo desempenho ou até mesmo ecologicamente corretos, visando aplicações sustentáveis. BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO[028] The great performance results in the fact that the technology becomes an option for intelligent adaptive systems, mainly aimed at aerospace application. This is extremely potentiated because it is a technology that is fully feasible, viable, easy to design and simulate and that allows the application of a series of different materials. This feature allows the use of low-cost, high-performance or even ecologically correct materials, aiming at sustainable applications. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[029] A invenção se refere a uma superfície aerodinâmica, que pode ser uma asa, pá de hélice ou rotor de helicópteros ou geradores eólicos, capaz de modificar sua forma através da distribuição de arqueamento do perfil ao longo de sua envergadura a fim de se obter alta eficiência aerodinâmica num espectro maior de regimes de voo.[029] The invention refers to an aerodynamic surface, which can be a wing, propeller blade or rotor of helicopters or wind generators, capable of modifying its shape through the distribution of arching of the profile along its wingspan in order to obtain high aerodynamic efficiency in a wider spectrum of flight regimes.

[030] O objetivo de se modificar a geometria da asa é otimizar cada seção da mesma de acordo com a condição local do escoamento juntamente com o carregamento global da asa, visando menor arrasto, menores esforços estruturais, forças e momentos para controle e manobras, bem como atenuação do efeito de rajadas. O objetivo da otimização varia a cada condição de voo, sendo definida de acordo com uma análise multidisciplinar. A variável a ser otimizada pode abranger máxima sustentação, mínimo arrasto, menor carregamento estrutural, menores momentos aerodinâmicos entre outros, combinados com diferentes fatores de importância de maneira a quantificar o desempenho aerodinâmico em cada regime de voo e possibilitar a busca pela configuração ótima.[030] The objective of modifying the wing geometry is to optimize each section of the same according to the local condition of the flow together with the global loading of the wing, aiming at lower drag, lower structural efforts, forces and moments for control and maneuvers, as well as attenuation of the effect of bursts. The optimization objective varies according to each flight condition, being defined according to a multidisciplinary analysis. The variable to be optimized can include maximum lift, minimum drag, lower structural loading, lower aerodynamic moments, among others, combined with different important factors in order to quantify the aerodynamic performance in each flight regime and enable the search for the optimal configuration.

[031] Além da aplicação em asas aeronáuticas, a presente tecnologia pode ser aplicada com objetivos análogos de aumento da eficiência em hélices e rotores, sejam eles de aeronaves, ventiladores e geradores eólicos. Neste último caso, o uso de aerodinâmica ativa permitiria não apenas maior aproveitamento da energia disponível no vento, como a aplicação do envelope de condições meteorológicas operacionais, de forma que um mesmo gerador opere em ventos calmos ou em ventanias de tempestades, podendo inclusive utilizar a adaptação geométrica para prevenir danos estruturais Outras aplicações possíveis, onde a adaptação geométrica tem potencial de benefícios são aerofólios automobilísticos e hidrofólios para controle e estabilização de embarcações.[031] In addition to the application in aeronautical wings, the present technology can be applied with similar objectives of increasing the efficiency in propellers and rotors, whether in aircraft, fans and wind generators. In the latter case, the use of active aerodynamics would allow not only greater use of the energy available in the wind, but also the application of the envelope of operational meteorological conditions, so that the same generator operates in calm winds or in stormy winds, and may even use the geometric adaptation to prevent structural damage Other possible applications where geometric adaptation has potential benefits are automotive airfoils and hydrofoils for vessel control and stabilization.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[032] A figura 1 é uma representação esquemática da aplicação da superfície em asa aeronáutica.[032] Figure 1 is a schematic representation of the application of the surface in an aeronautical wing.

[033] As figuras 2A e 2B são representações esquemáticas do conceito de arqueamento variável.[033] Figures 2A and 2B are schematic representations of the concept of variable camber.

[034] As figuras 3A, 3B, 3C, 3D, 3E e 3G são representações do conceito da asa geometricamente adaptável nas condições originais e em várias configurações deformadas.[034] Figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3G are representations of the geometrically adaptable wing concept in the original conditions and in various deformed configurations.

[035] A figura 4 é uma representação esquemática de uma seção de geometria variável na região do bordo de ataque e bordo de fuga.[035] Figure 4 is a schematic representation of a section of variable geometry in the region of the leading edge and trailing edge.

[036] A figura 5 é uma representação esquemática do conceito estrutural de uma seção de controle geometricamente adaptável.[036] Figure 5 is a schematic representation of the structural concept of a geometrically adaptable control section.

[037] As figuras 6A e 6B mostram uma representação esquemática do modelo virtual da asa construída.[037] Figures 6A and 6B show a schematic representation of the virtual model of the wing built.

[038] A figura 7 é uma representação esquemática do detalhe das lâminas escalonadas e montagem do sistema.[038] Figure 7 is a schematic representation of the detail of the staggered blades and assembly of the system.

[039] A figura 8 é uma representação gráfica com os coeficientes de arrasto e de sustentação obtidos através das diversas configurações testadas.[039] Figure 8 is a graphical representation with the drag and lift coefficients obtained through the different configurations tested.

[040] A figura 9 é uma representação gráfica com a evolução do L/D médio durante o procedimento de otimização no túnel de vento.[040] Figure 9 is a graphical representation with the evolution of the average L/D during the optimization procedure in the wind tunnel.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[041] A invenção se refere a uma superfície aerodinâmica (que pode ser uma asa, pá de hélice ou rotor de helicópteros ou geradores eólicos) geometricamente adaptável por controle ativo da curvatura capaz de modificar o aerofólio em diversas seções de controle que, atuando analogamente à nervuras, transmitem as deformações às regiões adjacentes, resultado numa distribuição de arqueamento dos perfis ao longo da envergadura completamente re-configurável.[041] The invention refers to an aerodynamic surface (which can be a wing, propeller blade or rotor of helicopters or wind generators) geometrically adaptable by active curvature control capable of modifying the airfoil in various control sections that, acting similarly to the ribs, transmit the deformations to the adjacent regions, resulting in a camber distribution of the profiles along the span completely reconfigurable.

[042] A região central da asa é, preferencialmente, de geometria fixa ao longo de toda a envergadura, sendo a estrutura mestra e recebendo todo o esforço estrutural. Nesta parte podem ser instalados mais facilmente os atuadores e outros sistemas.[042] The central region of the wing is, preferably, of fixed geometry along the entire span, being the main structure and receiving all the structural effort. In this part, actuators and other systems can be installed more easily.

[043] O conjunto de estruturas e mecanismos desenvolvidos nesta invenção compreende os componentes básicos para uma asa aeronáutica, incluindo seu sistema e superfícies de controle. No entanto podem englobar qualquer aplicação de aerofólios e hidrofólios onde se deseja um controle ativo de sua forma. Para fins descritivos, o grupo de componentes será apresentado nos termos de uma asa aeronáutica, uma vez que esta aplicação foi a motivação de seu desenvolvimento, bem como tópico dos testes realizados.[043] The set of structures and mechanisms developed in this invention comprises the basic components for an aeronautical wing, including its system and control surfaces. However, they can encompass any application of airfoils and hydrofoils where active control of their shape is desired. For descriptive purposes, the group of components will be presented in terms of an aeronautical wing, since this application was the motivation for its development, as well as the topic of the tests carried out.

[044] A capacidade de se adaptar da asa é obtida a partir de seções de controle geometricamente variáveis localizadas nas regiões do bordo de ataque (1) e bordo de fuga (8), onde, além de cumprirem a função de nervuras, definem a forma externa do revestimento elastomérico pré-tensionado (12), dando a asa seu perfil, o qual é modificado acompanhando a deformação controlada das seções de controle. A figura 1 demonstra a aplicação da superfície em uma asa aeronáutica e a figura 2 demonstra o conceito de arqueamento variável.[044] The ability to adapt to the wing is obtained from geometrically variable control sections located in the regions of the leading edge (1) and trailing edge (8), where, in addition to fulfilling the function of ribs, they define the external shape of the prestressed elastomeric coating (12), giving the wing its profile, which is modified following the controlled deformation of the control sections. Figure 1 demonstrates the application of the surface on an aeronautical wing and figure 2 demonstrates the concept of variable camber.

[045] Para tanto, as seções de controle constituem estruturas com flexibilidades específicas sobre certas condições de fixação e carregamento, de forma que uma vez ligadas ao atuador, se tornam relativamente rígidas, suportando as cargas operacionais, no caso o carregamento aerodinâmico.[045] To this end, the control sections are structures with specific flexibilities under certain fastening and loading conditions, so that once connected to the actuator, they become relatively rigid, supporting operational loads, in this case, aerodynamic loading.

[046] Ao mesmo tempo, possuem certo grau de liberdade (flexíveis o suficiente para que possam ser deformadas pelo atuador, mas não em demasia a ponto de que se deformarem significativamente com as cargas externas) relativo ao movimento do atuador, fazendo com que este possa controlar uma deformação pré-determinada pelo projeto estrutural e de intensidade variável, sendo no caso o arqueamento do perfil na região das seções. Nas figuras 3A, 3B, 3C, 3D, 3E e 3G podemos ver representações do conceito da asa geometricamente adaptável nas condições originais e em várias configurações deformadas.[046] At the same time, they have a certain degree of freedom (flexible enough that they can be deformed by the actuator, but not so much that they deform significantly with external loads) relative to the movement of the actuator, making it can control a deformation predetermined by the structural design and of variable intensity, in this case the arching of the profile in the region of the sections. In figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3G we can see representations of the geometrically adaptable wing concept in the original conditions and in various deformed configurations.

[047] Vale ressaltar que atuador é entendido como qualquer dispositivo que introduza deslocamentos controlados (um servo-motor, por exemplo), neste caso, uma rotação de amplitude controlada. Na figura 4 mostra-se o eixo de atuação (2) (7), onde o atuador é acoplado. Nesta invenção podem ser utilizados diversos tipos de atuadores, com diversos tipos de acoplamentos mecânicos, o que se trata de um vantagem da invenção.[047] It is noteworthy that actuator is understood as any device that introduces controlled displacements (a servomotor, for example), in this case, a rotation of controlled amplitude. Figure 4 shows the actuation shaft (2) (7), where the actuator is coupled. In this invention, different types of actuators can be used, with different types of mechanical couplings, which is an advantage of the invention.

[048] Por conta da viabilidade, simplicidade e confiabilidade do mecanismo, a estrutura deve ser deformada de maneira controlada por apenas um ponto de atuação, resultando numa geometria modificada suave, mantendo precisamente a mesma distribuição de espessura do aerofólio original com e sem carregamento aerodinâmico. A figura 5 demonstra o conceito estrutural de uma seção de controle em sua forma original e deformada, estimada num caso real de aplicação pelo método dos elementos finitos (MEF).[048] Due to the feasibility, simplicity and reliability of the mechanism, the structure must be deformed in a controlled manner by only one actuation point, resulting in a smooth modified geometry, maintaining precisely the same thickness distribution of the original airfoil with and without aerodynamic loading . Figure 5 demonstrates the structural concept of a control section in its original and deformed form, estimated in a real case of application by the finite element method (FEM).

[049] Uma seção transversal da asa com as duas extremidades geometricamente adaptáveis compreende cinco regiões distintas ao longo da corda. Nas extremidades do bordo de ataque (1) e de fuga (8) se estendem ao longo de toda a envergadura perfis elastoméricos em peça única. As regiões compreendidas por estes componentes serão doravante apenas denominadas como bordo de ataque (BA) (1) e bordo de fuga (BF) (8), respectivamente. Na região central (16) da corda, segmento de reta que liga as extremidades do perfil (bordo de ataque e bordo de fuga), se encontra a seção/estrutura principal rígida (16), que suporta todas as seções de controle e recebe todo o carregamento dos demais componentes, transmitindo-os para a estrutura externa na qual está fixado, por exemplo, numa fuselagem. Esta estrutura será doravante denominada seção central(16). A divisão das regiões das seções de controle de um aerofólio, bem como um exemplo de conceito estrutural podem ser observados na figura 4, que apresenta os seguintes elementos: bordo de ataque elastomérico (1),eixo de atuação da seção de controle do bordo de ataque (2), lâmina superior do revestimento da seção de controle do bordo de ataque (3), lâminas verticais (4), apoios deslizantes (5), lâmina superior do revestimento da seção de controle do bordo de fuga (6), eixo de atuação da seção de controle do bordo de fuga (7), bordo de fuga elastomérico (8), placa móvel do bordo de fuga (9), barra média da seção de controle de bordo de fuga (10), lâmina inferior do revestimento da seção de controle do bordo de fuga (11), revestimento elastomérico pré-tensionado (12), barra média da seção de controle do bordo de ataque (13), lâmina inferior do revestimento da seção de controle do bordo de ataque (14), placa móvel do bordo de ataque (15), seção central rígida (16).[049] A cross section of the wing with the two geometrically adaptable ends comprises five distinct regions along the chord. At the ends of the leading edge (1) and trailing edge (8), elastomeric profiles in one piece extend along the entire span. The regions comprised by these components will henceforth be referred to as leading edge (BA) (1) and trailing edge (BF) (8), respectively. In the central region (16) of the chord, a straight line segment that connects the ends of the profile (leading edge and trailing edge), is the main rigid section/structure (16), which supports all the control sections and receives all the loading of the other components, transmitting them to the external structure in which it is fixed, for example, in a fuselage. This structure will henceforth be called the central section(16). The division of the regions of the control sections of an airfoil, as well as an example of a structural concept can be seen in figure 4, which presents the following elements: elastomeric leading edge (1), actuation axis of the leading edge control section leading edge (2), leading edge control section liner top blade (3), vertical blades (4), slide pads (5), trailing edge control section liner top blade (6), shaft trailing edge control section actuation (7), elastomeric trailing edge (8), trailing edge movable plate (9), trailing edge control section middle bar (10), liner bottom blade trailing edge control section (11), pre-stressed elastomeric liner (12), leading edge control section middle bar (13), leading edge control section liner lower blade (14) , movable leading edge plate (15), rigid center section (16).

[050] As seções de controle compreendem as estruturas que ligam a seção central (16) ao bordo de ataque (1) e ao bordo de fuga (8), sendo denominada seção de controle do bordo de ataque (1) e seção de controle do bordo de fuga (8), respectivamente.[050] The control sections comprise the structures that connect the central section (16) to the leading edge (1) and trailing edge (8), being called the leading edge control section (1) and control section of the trailing edge (8), respectively.

[051] O conceito estrutural foi definido de tal forma que o arqueamento do perfil é conseguido através de um deslocamento angular induzido pelo atuador em placas rígidas as quais ligam as seções de controle aos perfis elastoméricos. Para isso, as seções de controle são compostas por barras centrais (10) (13), que tem por função manter a integridade da seção e são engastadas tanto na placa fixada no bordo de ataque (1) quanto na seção central (16). Adicionalmente, as seções de controle possuem uma lâmina (3) (6) (11) (14) em cada face externa, as quais definem a forma do revestimento elastomérico, ou seja, são as lâminas (3) (6) (11) (14) que definem o perfil aerodinâmico da seção. Estas são denominadas lâminas (3) (6) (11) (14) do revestimento e são engastadas nas placas (9) (15) fixadas no bordo de ataque (1) e bordo de ataque (1), mas são livres para deslizar sobre a seção central (16) para compensar o arqueamento adicional da seção. Por fim, existem as lâminas verticais (4), ligando a barra central (10) (13) às lâminas (3) (6) (11) (14) do revestimento, onde são responsáveis por manter a distribuição de espessura da seção, gerar, juntamente com as lâminas (3) (6) (11) (14) do revestimento, uma superfície externa suave e sem ondulações em qualquer condição de projeto de carga ou deformação, além de transmitir as cargas aerodinâmicas para a barra central (10) (13).[051] The structural concept was defined in such a way that the arching of the profile is achieved through an angular displacement induced by the actuator in rigid plates which connect the control sections to the elastomeric profiles. For this, the control sections are composed of central bars (10) (13), whose function is to maintain the integrity of the section and are embedded both in the plate fixed to the leading edge (1) and in the central section (16). Additionally, the control sections have a blade (3) (6) (11) (14) on each external face, which define the shape of the elastomeric coating, that is, they are the blades (3) (6) (11) (14) that define the aerodynamic profile of the section. These are called cladding blades (3) (6) (11) (14) and are embedded in the plates (9) (15) fixed at the leading edge (1) and leading edge (1), but are free to slide over the center section (16) to compensate for the additional bending of the section. Finally, there are the vertical blades (4), connecting the central bar (10) (13) to the blades (3) (6) (11) (14) of the cladding, where they are responsible for maintaining the thickness distribution of the section, generate, together with the blades (3) (6) (11) (14) of the coating, a smooth external surface and without undulations in any condition of load or deformation design, in addition to transmitting the aerodynamic loads to the central bar (10 ) (13).

[052] Os componentes são análogos nas seções de controle do bordo de ataque (1) e no bordo de fuga (8).[052] The components are analogous in the control sections of the leading edge (1) and trailing edge (8).

[053] Este arranjo faz com que a seção seja de certa forma rígida a esforços cortantes. Entretanto, a estrutura mantém a flexibilidade à flexão quando as placas (9) (15) fixadas ao bordo de ataque (1) ou ao bordo de fuga (8) pode girar em relação ao eixo da envergadura. Desta forma, ao se ligar um atuador angular na placa (9) (15), obtêm-se uma nervura resistente aos esforços cortantes, mas com sua flexão controlada pelo ângulo da placa (9) (15), a qual está vinculada ao atuador.[053] This arrangement makes the section somewhat rigid to shear forces. However, the structure maintains flexural flexibility when the plates (9) (15) fixed to the leading edge (1) or trailing edge (8) can rotate in relation to the span axis. In this way, when connecting an angular actuator to the plate (9) (15), a rib resistant to shear forces is obtained, but with its flexion controlled by the angle of the plate (9) (15), which is linked to the actuator .

[054] Devido à geometria complexa e alto carregamento, as seções de controle foram projetadas de forma que possibilitem a sua fabricação com lâminas(3) (6) (11) (14) muito finas de materiais de alto desempenho, como laminados compósitos de carbono ou ligas de alumínio, combinando alta resistência à tração e flexibilidade à flexão. Isto se deve ao fato de que a baixa espessura dos componentes faz com que a estrutura como um todo mantenha a flexibilidade requerida mesmo quando realizada com materiais de alta rigidez, como fibra de carbono ou aço, principalmente devido ao baixo momento de inércia das seções dos componentes, quando tratados individualmente. Desta forma, as deformações se dão de maneira distribuídas em componentes muito esbeltos, resultando em baixos níveis de tensão e ótima resistência à fadiga potencialmente causada pelas inúmeras variações da geometria encontradas na vida operacional da estrutura.[054] Due to the complex geometry and high loading, the control sections were designed so that they could be manufactured with very thin sheets(3) (6) (11) (14) of high-performance materials, such as composite laminates of carbon or aluminum alloys, combining high tensile strength and flexural flexibility. This is due to the fact that the low thickness of the components means that the structure as a whole maintains the required flexibility even when made with high rigidity materials, such as carbon fiber or steel, mainly due to the low moment of inertia of the sections of the components when treated individually. In this way, the deformations occur in a distributed manner in very slender components, resulting in low stress levels and excellent resistance to fatigue potentially caused by the numerous geometry variations encountered in the operational life of the structure.

[055] As lâminas (3) (6) (11) (14) (4) podem ser facilmente fabricadas com técnicas convencionais bem como removidas facilmente, seja para reparos ou para substituição por lâminas (3) (6) (11) (14) (4) de espessura diferente modificando a dinâmica de deformação da estrutura. Todas as lâminas (3) (6) (11) (14) (4) podem ser fixadas entre si através de parafusos e barras rígidas coladas, mantendo a maior parte das lâminas (3) (6) (11) (14) (4) livre de engastamentos rígidos para maior flexibilidade e amortecimento estrutural.[055] The blades (3) (6) (11) (14) (4) can be easily manufactured with conventional techniques as well as easily removed, either for repairs or for replacement by blades (3) (6) (11) ( 14) (4) of different thickness modifying the deformation dynamics of the structure. All blades (3) (6) (11) (14) (4) can be fixed to each other through screws and rigid glued bars, keeping most of the blades (3) (6) (11) (14) ( 4) free of rigid bezels for greater flexibility and structural cushioning.

[056] No caso de aplicações em seções pequenas, as lâminas verticais (4) podem ser instaladas de maneira escalonada nas laterais na barra média, sendo ligadas a esta por barras rígidas, permitindo maior facilidade de montagem e mantendo grande parte das lâminas (3) (6) (11) (14) (4) livre para flexionar.[056] In the case of applications in small sections, the vertical blades (4) can be installed in a staggered manner on the sides of the middle bar, being connected to it by rigid bars, allowing greater ease of assembly and keeping most of the blades (3 ) (6) (11) (14) (4) free to flex.

[057] A atuação é realizada através da aplicação de um deslocamento angular na placa rígida (9) (15) fixado no bordo de ataque elastomérico (1). O atuador pode ser ligado diretamente neste componente e transmitir o torque o através de correias ou eixos. O torque aplicado faz com que toda a seção flexione na intensidade determinada com a barra central (10) (13) descrevendo uma curva suave transmitindo o arqueamento para as lâminas externas modificando a curvatura das mesmas.[057] The actuation is performed by applying an angular displacement on the rigid plate (9) (15) fixed on the elastomeric leading edge (1). The actuator can be connected directly to this component and transmit torque through belts or shafts. The applied torque causes the entire section to flex at the determined intensity with the central bar (10) (13) describing a smooth curve transmitting the arch to the outer blades modifying their curvature.

[058] A ligação entre as seções de controle é constituída pelos perfis do bordo de fuga (8) e bordo de ataque (1) bem como por um revestimento elastomérico (12), o qual cobre toda a superfície da asa. O revestimento (12) pode conter reforços nos vãos entre as seções a fim de se evitar deformações indesejadas causadas pelas diferenças de pressão provenientes do escoamento. O revestimento (12) deve estar pré-tensionado para evitar ondulações em possíveis regiões convexas.[058] The connection between the control sections consists of the profiles of the trailing edge (8) and leading edge (1) as well as an elastomeric coating (12), which covers the entire surface of the wing. The coating (12) may contain reinforcements in the gaps between the sections in order to avoid unwanted deformations caused by pressure differences from the flow. The coating (12) must be pre-stressed to avoid undulations in possible convex regions.

[059] Em casos onde não se necessite de deformação variável ao longo da envergadura, pode-se adotar uma estrutura do bordo de ataque (1) totalmente rígida, uma vez que a mesma irá apenas girar e transladar fixada nas estruturas flexível. A fim de maiores simplificações, neste caso também se pode aplicar um revestimento não elastomérico, uma vez que este irá apenas flexionar, caso possa deslizar sobre a caixa central da asa.[059] In cases where variable deformation along the span is not required, a fully rigid leading edge structure (1) can be adopted, since it will only rotate and translate fixed to the flexible structures. For further simplification, in this case a non-elastomeric coating can also be applied, as it will only flex if it can slide over the central wing box.

Exemplo de Realização da InvençãoExample of Carrying Out the Invention

[060] Os testes da tecnologia desenvolvida envolveram o projeto de uma asa adaptável para ensaios em túnel de vento. O modelo desenvolvido possuía o presente conceito na região do bordo de ataque (1), bem como outro conceito de geometria variável na região do bordo de fuga (8). As figuras 6A e 6B demonstram a renderização tridimensional da asa testada.[060] The tests of the developed technology involved the design of an adaptable wing for wind tunnel tests. The developed model had the present concept in the leading edge region (1), as well as another concept of variable geometry in the trailing edge region (8). Figures 6A and 6B show the three-dimensional rendering of the tested wing.

[061] A asa deste trabalho possui um perfil super-crítico com 14% de espessura relativa e 1.35% de arqueamento (distância máxima entre a linha média das superfícies do extradorso e intradorso e a corda do perfil), em ambos os casos relativos ao comprimento da corda da seção. Foi utilizado uma forma em planta retangular, sem torção ou afilamento (corada constante ao longo da envergadura). Os principais parâmetros geométricos da asa realizada se encontram na Tabela abaixo.

[061] The wing of this work has a super-critical profile with 14% relative thickness and 1.35% camber (maximum distance between the midline of the extrados and intrados surfaces and the profile chord), in both cases relative to the section string length. A rectangular plan shape was used, without twisting or tapering (constant coloring along the wingspan). The main geometric parameters of the realized wing are shown in the table below.

[062] Os testes foram realizados no túnel de vento LAE-2, localizado na Escola de Engenharia de São Carlos - USP. O túnel de vento é do tipo circuito fechado de baixa velocidade. A velocidade do escoamento utilizada foi 22 m/s. O Número de Reynolds relativo à corda foi Re =484000.[062] The tests were carried out in the wind tunnel LAE-2, located at the School of Engineering of São Carlos - USP. The wind tunnel is a low-speed closed loop type. The flow velocity used was 22 m/s. The Reynolds Number relative to the string was Re =484000.

[063] A região de geometria variável compreende do bordo de ataque até 35% da corda, onde se inicia a seção central. O perfil elastomérico do bordo de ataque (1) possui 5% da corda.[063] The region of variable geometry comprises from the leading edge to 35% of the chord, where the central section begins. The leading edge elastomeric profile (1) has 5% of the chord.

[064] Devido ao tamanho diminuto do modelo, foi escolhida a construção da seção de controle em lâminas (3) (6) (11) (14) (4) de aço temperado, uma vez que não havia restrição de peso e o material é de fácil processamento e bastante robusto, além de permitir técnicas de fabricação convencionais. Todas as lâminas(3) (6) (11) (14) (4) são fixadas entre si através de parafusos e barras rígidas coladas nas lâminas de revestimento (3) (6) (11) (14). No projeto, foi adotado uma estrutura com lâminas verticais (4) escalonadas, juntamente com as barras auxiliares de fixação entre as lâminas, que são elementos de fixação opcional, apenas auxiliando a fixação por parafusos. Pode ser observado na figura 7, a estrutura com lâminas verticais escalonadas juntamente com as barras auxiliares de fixação entre as lâminas (4).[064] Due to the small size of the model, the construction of the control section in blades (3) (6) (11) (14) (4) of tempered steel was chosen, since there was no weight restriction and the material it is easy to process and quite robust, in addition to allowing conventional manufacturing techniques. All the sheets (3) (6) (11) (14) (4) are fixed to each other through screws and rigid bars glued to the coating sheets (3) (6) (11) (14). In the project, a structure with vertical blades (4) staggered was adopted, together with the auxiliary fixation bars between the blades, which are optional fixation elements, only helping the fixation by screws. It can be seen in figure 7, the structure with staggered vertical blades together with the auxiliary fixing bars between the blades (4).

[065] O perfil do bordo de ataque (1) é constituído por uma peça única de polycloroprene sólido com média dureza. Já o revestimento é composto por um lençol de silicone. A atuação é realizada por correias sincronizadoras, tendo uma polia fixada na placa do bordo de ataque (1) e a polia motriz ligada a servo-motores para aeromodelismo de alto desempenho.[065] The leading edge profile (1) consists of a single piece of solid polychloroprene with medium hardness. The coating is made up of a sheet of silicone. The actuation is carried out by timing belts, having a pulley fixed on the leading edge plate (1) and the drive pulley connected to servomotors for high-performance model aircraft.

[066] A fim de se explorar de maneira ampla as capacidades de adaptação da geometria da asa, foi acoplado um sistema de controle integrado com a instrumentação do túnel de vento comandado por um algoritmo genético de um software desenvolvido para a referida explicação buscando a configuração ótima para cada condição testada.[066] In order to fully explore the adaptability capabilities of the wing geometry, an integrated control system was coupled with the instrumentation of the wind tunnel commanded by a genetic algorithm of a software developed for the aforementioned explanation, seeking the configuration optimal for each condition tested.

[067] Para se determinar a forma deformada de seções de controle, foi realizada uma análise estrutural por método dos elementos finitos (MEF) de cada seção independentemente e com carregamento bidimensional. O modelo estrutural foi criado utilizando elemento do tipo casca e sólidos.[067] To determine the deformed shape of control sections, a structural analysis was performed using the finite element method (FEM) of each section independently and with two-dimensional loading. The structural model was created using shell-like elements and solids.

[068] A solução para a geometria da estrutura carregada nas diversas configurações de deformação foi realizada acoplando-se análises aerodinâmicas e estruturais de forma a obter-se um comportamento o mais próximo do encontrado na realidade.[068] The solution for the geometry of the loaded structure in the various deformation configurations was performed by coupling aerodynamic and structural analyzes in order to obtain a behavior as close to that found in reality.

[069] Essa pré-análise, apesar da simplificação bidimensional, pôde prover dados para uma melhor escolha de materiais e espessuras dos componentes nessa região, uma vez que os carregamentos aos quais a estrutura seria sujeita passaram a ser conhecidos.[069] This pre-analysis, despite the two-dimensional simplification, could provide data for a better choice of materials and thickness of the components in this region, since the loads to which the structure would be subject became known.

[070] Os componentes deformáveis tiveram suas propriedades físicas ideais, ou seja, os materiais adequados, bem como as dimensões determinadas a partir de varias interações de projeto utilizando as simulações com MEF. No caso do modelo testado, a principal variável utilizada para ajuste da dinâmica da estrutura flexível foi a espessura das lâminas (3) (6) (11) (14) (4) e barra média (10) (13), precisamente determinadas para as cargas aerodinâmicas esperadas, bem como de acordo com os atuadores escolhidos.[070] The deformable components had their ideal physical properties, that is, the appropriate materials, as well as the dimensions determined from various design interactions using simulations with FEM. In the case of the tested model, the main variable used to adjust the dynamics of the flexible structure was the thickness of the blades (3) (6) (11) (14) (4) and medium bar (10) (13), precisely determined for the expected aerodynamic loads, as well as according to the chosen actuators.

[071] O sistema de atuação é composto por correias sincronizadoras, possibilitando a instalação dos servo-motores na seção central (16). Para permitir os graus de liberdade necessários, a barra tensionadora da correia é livre para rotacionar e os atuadores são fixados em guias lineares fazendo com que apenas o deslocamento ângular na placa do bordo de ataque (15) seja provocado pelo seu movimento.[071] The actuation system consists of timing belts, enabling the installation of servomotors in the central section (16). To allow the necessary degrees of freedom, the tensioning bar of the belt is free to rotate and the actuators are fixed in linear guides so that only the angular displacement in the leading edge plate (15) is caused by its movement.

[072] Foram conduzidos testes mecânicos dos mecanismos e estruturas da asa com o objetivo de se determinar qualitativamente o desempenho da estrutura integrada com os atuadores e sistema de controle. O sistema foi capaz de demonstrar a deformação esperada de forma precisa, resultando num aerofólio modificado com geometria suave e distribuição de espessura de acordo com o perfil original.[072] Mechanical tests of the wing mechanisms and structures were conducted in order to qualitatively determine the performance of the structure integrated with the actuators and control system. The system was able to accurately demonstrate the expected deformation, resulting in a modified airfoil with smooth geometry and thickness distribution according to the original profile.

[073] O objetivo da campanha de ensaios aerodinâmicos, além de uma avaliação quantitativa do desempenho da asa adaptável em condições representativas, foi o desenvolvimento de um sistema avançado de otimização de múltiplos graus de liberdade, integrando-se os sistemas do túnel de vento, principalmente sua instrumentação, com o sistema de controle da asa. Isto possibilitou explorar de maneira bastante ampla os potenciais da asa adaptativa, incluindo quantificar os benefícios aerodinâmicos possíveis.[073] The objective of the aerodynamic test campaign, in addition to a quantitative evaluation of the performance of the adaptive wing in representative conditions, was the development of an advanced system of optimization of multiple degrees of freedom, integrating the systems of the wind tunnel, mainly its instrumentation, with the wing control system. This made it possible to explore the potential of the adaptive wing in a very broad way, including quantifying the possible aerodynamic benefits.

[074] Durante os ensaios puderam ser simuladas várias condições de voo através da variação do ângulo de ataque da asa, sendo elas representativas apenas dos regimes de baixa velocidade devido às características da montagem experimental.[074] During the tests, several flight conditions could be simulated by varying the angle of attack of the wing, which are only representative of the low speed regimes due to the characteristics of the experimental setup.

[075] A otimização da asa adaptável foi realizada através de um algoritmo genético, segundo o objetivo de maximização da eficiência aerodinâmica. No entanto, a implementação da otimização de outros objetivos, como redução de esforços ou controle da aeronave, é extremamente simples, através de pequenas alterações de software.[075] The optimization of the adaptive wing was performed using a genetic algorithm, according to the objective of maximizing aerodynamic efficiency. However, the implementation of optimization for other objectives, such as effort reduction or aircraft control, is extremely simple, through minor software changes.

[076] A implementação da metodologia foi bem sucedida, resultando num sistema integrado, cujos resultados preliminares demonstraram o grande potencial de aplicação da tecnologia, devido aos grandes ganhos aerodinâmicos e bom comportamento do sistema. O algoritmo genético, ao ser acoplado à instrumentação do túnel de vento, foi capaz de buscar configurações significativamente mais eficientes.[076] The implementation of the methodology was successful, resulting in an integrated system, whose preliminary results demonstrated the great potential of applying the technology, due to the great aerodynamic gains and good behavior of the system. The genetic algorithm, when coupled to the wind tunnel instrumentation, was able to seek significantly more efficient configurations.

[077] As figuras 8 e 9 contêm os resultados da otimização preliminar realizada em túnel de vento, mostrando quantitativamente ganhos efetivos em eficiência aerodinâmica (L/D) (Razão entre sustentação e arrasto), sendo CL (Coeficiente de Sustentação) e CD (Coeficiente de Arrasto). A figura 8 é uma representação gráfica com os coeficientes de arrasto e de sustentação obtidos através das diversas configurações testadas. Já a figura 9 é uma representação gráfica com a evolução do L/D médio durante o procedimento de otimização no túnel de vento.[077] Figures 8 and 9 contain the results of the preliminary optimization carried out in a wind tunnel, showing quantitatively effective gains in aerodynamic efficiency (L/D) (Ratio between lift and drag), being CL (Lift Coefficient) and CD ( drag coefficient). Figure 8 is a graphic representation with the drag and lift coefficients obtained through the different configurations tested. Figure 9 is a graphical representation with the evolution of the average L/D during the optimization procedure in the wind tunnel.

[078] Os resultados dos testes qualitativos foram dentro das expectativas e os resultados dos testes em túnel de vento mostraram potenciais robustos de benefícios, no caso exemplificando o desenvolvimento de aeronaves mais eficientes.[078] The results of the qualitative tests were within expectations and the results of the wind tunnel tests showed robust potential benefits, in this case exemplifying the development of more efficient aircraft.

[079] Embora a versão preferida da invenção tenha sido ilustrada e descrita, deve ser compreendido que a invenção não é limitada. Diversas modificações, mudanças, variações, substituições e equivalentes poderão ocorrer, sem desviar do escopo da presente invenção.[079] Although the preferred embodiment of the invention has been illustrated and described, it should be understood that the invention is not limited. Various modifications, changes, variations, substitutions and equivalents may occur, without deviating from the scope of the present invention.

Claims

1- Superfície aerodinâmica geometricamente adaptável por controle ativo da curvatura caracterizado pelo fato de compreender: bordo de ataque elastomérico (1), eixo de atuação da seção de controle do bordo de ataque (2), lâmina superior do revestimento da seção de controle do bordo de ataque (3), lâminas verticais (4), apoios deslizantes (5), lâmina superior do revestimento da seção de controle do bordo de fuga (6), eixo de atuação da seção de controle do bordo de fuga (7), bordo de fuga elastomérico (8), placa móvel do bordo de fuga (9), barra média da seção de controle de bordo de fuga (10), lâmina inferior do revestimento da seção de controle do bordo de fuga (11), revestimento elastomérico pré-tensionado (12), barra média da seção de controle do bordo de ataque (13), lâmina inferior do revestimento da seção de controle do bordo de ataque (14), placa móvel do bordo de ataque (15), seção central rígida (16).1- Geometrically adaptable aerodynamic surface by active curvature control characterized by the fact that it comprises: elastomeric leading edge (1), actuation axis of the leading edge control section (2), upper blade of the covering of the leading edge control section leading edge (3), vertical blades (4), sliding pads (5), trailing edge control section liner upper blade (6), trailing edge control section actuation axis (7), trailing edge elastomeric trailing edge plate (8), trailing edge control section moving plate (9), trailing edge control section middle bar (10), trailing edge control section liner lower blade (11), elastomeric trailing edge liner (11) -tensioned (12), leading edge control section middle bar (13), leading edge control section liner bottom blade (14), leading edge control section moveable plate (15), rigid center section ( 16).

2- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da superfície ser preferencialmente aplicada a asa de avião, pá de hélice, rotor de helicóptero e gerador eólico.2- Surface, according to claim 1, characterized in that the surface is preferably applied to an airplane wing, propeller blade, helicopter rotor and wind generator.

3- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos elementos da superfície serem confeccionados preferencialmente de laminado compósito de carbono ou de liga de alumínio.3- Surface, according to claim 1, characterized in that the surface elements are preferably made of carbon composite laminate or aluminum alloy.

4- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da seção central rígida (16) se localizar na região central da corda que liga as extremidades do bordo de ataque (1) e bordo de fuga (8).4- Surface, according to claim 1, characterized in that the rigid central section (16) is located in the central region of the chord that connects the ends of the leading edge (1) and trailing edge (8).

5- Superfície, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato da seção central rígida (16) possuir geometria fixa ao longo de toda a envergadura.5- Surface, according to claim 4, characterized in that the rigid central section (16) has fixed geometry along the entire span.

6- Superfície, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da seção central rígida (16) receber todo o esforço estrutural, além dos atuadores.6- Surface, according to claim 5, characterized by the fact that the rigid central section (16) receives all the structural effort, in addition to the actuators.

7- Superfície, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da seção central rígida (16) transmitir o esforço estrutural recebido para a estrutura externa na qual está fixado.7- Surface, according to claim 6, characterized in that the rigid central section (16) transmits the structural effort received to the external structure in which it is fixed.

8- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de nas extremidades do bordo de ataque (1) e do bordo de fuga (8) se estenderem perfis elastoméricos em peça única ao longo de toda envergadura.8- Surface, according to claim 1, characterized by the fact that at the ends of the leading edge (1) and trailing edge (8) elastomeric profiles extend in a single piece along the entire span.

9- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das seções de controle geometricamente variáveis se localizarem nas regiões de bordo de ataque (1) e bordo de fuga (8) atuando como nervuras e definindo a forma externa do revestimento elastomérico pré-tensionado (12).9- Surface, according to claim 1, characterized by the fact that the geometrically variable control sections are located in the regions of the leading edge (1) and trailing edge (8) acting as ribs and defining the external shape of the pre-elastomeric coating -tensioned (12).

10- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das barras centrais (10) (13) das seções de controle manterem a integridade da seção e serem engastadas tanto na placa fixada no bordo de ataque (1) quanto na seção central (16).10- Surface, according to claim 1, characterized in that the central bars (10) (13) of the control sections maintain the integrity of the section and are embedded both in the plate fixed to the leading edge (1) and in the central section (16).

11- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das lâminas (3) (6) (11) (14) da seção de controle definirem a forma do revestimento elastomérico (12).11- Surface, according to claim 1, characterized in that the blades (3) (6) (11) (14) of the control section define the shape of the elastomeric coating (12).

12- Superfície, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato das lâminas (3) (6) (11) (14) (4) serem fixadas entre si preferencialmente por parafusos e barras rígidas coladas.12- Surface, according to claim 11, characterized by the fact that the blades (3) (6) (11) (14) (4) are fixed to each other preferably by screws and rigid glued bars.

13- Superfície, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato das lâminas verticais (4) serem opcionalmente instaladas de maneira escalonada nas laterais da barra média (10) (13).13- Surface, according to claim 12, characterized in that the vertical blades (4) are optionally installed in a staggered manner on the sides of the middle bar (10) (13).

14- Superfície, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato das lâminas (3) (6) (11) (14) estarem engastadas nas placas (9) (15) fixadas no bordo de ataque (1) e serem livres para deslizar sobre a seção central (16).14- Surface, according to claim 11, characterized in that the blades (3) (6) (11) (14) are embedded in the plates (9) (15) fixed to the leading edge (1) and are free to slide over center section (16).

15- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das lâminas verticais (4) ligarem as barras centrais (10) (13) às lâminas (3) (6) (11) (14) transmitindo a carga aerodinâmica para as barras centrais (10) (13) e garantindo uma superfície externa suave sem ondulações.15- Surface, according to claim 1, characterized in that the vertical blades (4) connect the central bars (10) (13) to the blades (3) (6) (11) (14) transmitting the aerodynamic load to the central bars (10) (13) and ensuring a smooth outer surface without ripples.

16- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das placas (9) (15) fixadas no bordo de ataque (1) girarem em relação ao eixo de envergadura mantendo a flexibilidade da estrutura.16- Surface, according to claim 1, characterized by the fact that the plates (9) (15) fixed on the leading edge (1) rotate in relation to the span axis maintaining the flexibility of the structure.

17- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do revestimento elastomérico (12) poder conter reforços nos vãos entre as seções.17- Surface, according to claim 1, characterized in that the elastomeric coating (12) may contain reinforcements in the gaps between sections.

18- Superfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da estrutura adotada para o bordo de ataque (1) poder ser totalmente rígida.18- Surface, according to claim 1, characterized in that the structure adopted for the leading edge (1) can be completely rigid.