ES2266933T3 - Sistema de flaps en el ala portante de un avion de alas rigidas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de flaps en el ala portante de un avión de alas rígidas, que está formado por un sistema de flaps del borde de ataque delantero del ala con flaps del borde de ataque delantero del ala (2) y/o por un sistema de flaps de sustentación con flaps de sustentación (3), y que es supervisado centralmente por un dispositivo de control de vuelo interno al avión al que durante el vuelo se le suministran datos de vuelo actuales, y en función de estos datos deriva informaciones de ajuste correspondientes para la variación de los flaps del borde de ataque delantero del ala y/o de los flaps hipersustentadores (2, 3) dispuestos de modo móvil en el ala portante (1), y que está unido con al menos una unidad de control central de los flaps de modo conductor, en el que los flaps del borde de ataque delantero del ala y/o los flaps hipersustentadores (2, 3) están acoplados mecánicamente con accionamientos (4, 41 a 44) internos al ala que están dispuestos colocados uno junto al otro en la dirección de la envergadura del ala portante (1), en el que a los flaps del borde de ataque delantero del ala (2) y/o a los flaps hipersustentadores (3) están asignadas, respectivamente, varias estaciones de accionamiento (5, 23) con al menos un flap (2, 3), respectivamente, y con al menos dos o más accionamientos (4, 41 a 44) controlables de modo eléctrico o electrónico por la unidad de control de los flaps, internos al ala, acoplados con los flaps de una estación de accionamiento (5, 23), con una unidad de motor/accionamiento, caracterizado porque están previstas varias estaciones de accionamiento (5; 23) que se pueden accionar de modo independiente entre sí, - porque una estación de accionamiento (5) contiene un único flap, y los accionamientos (41, 42) internos al ala de esta estación de accionamiento (5) están acoplados con este único flap, o están unidos entre sí por medio de un árbol (6), o - porque una estación de accionamiento (23) contiene varios flaps, y los accionamientos internos al ala (4, 41 a 44) de esta estación de accionamiento (5, 23) están unidos entre sí por medio de un árbol (6), y porque los accionamientos (4, 41 a 44) internos al ala de la estación de accionamiento (5, 23) están unidos de modo conductor con la unidad de control central de los flaps, y pueden ser controlador por ésta de modo síncrono o en caso de avería individualmente.
Description
Sistema de flaps en el ala portante de un avión
de alas rígidas.
La invención se refiere a un sistema de flaps en
el ala portante de un avión de alas rígidas de modo correspondiente
al preámbulo de la reivindicación 1.
El mundo técnico entiende por avión cuyas alas
portantes están fijadas al fuselaje, en sentido estricto (todavía)
el avión de alas rígidas cuyo modelo se observa en la aviación civil
con el empleo de modernos aviones comerciales por ejemplo del tipo
"Boeing" o "Airbus". En las mitades de las alas portantes
de estos aviones comerciales están dispuestos en la dirección de
envergadura varios flaps del borde delantero de ataque del ala y
varios flaps hipersustentadores (flaps y slats) de modo
distribuido, que están dispuestos de modo móvil en el borde
delantero de ataque del ala y en el borde trasero de ataque del ala
del ala portante. En este caso se trata de dispositivos con los que
se ejerce una influencia sobre las relaciones de corriente en el ala
portante de tal manera que se eleva el empuje aerostático de los
aviones en el despegue y en el aterrizaje. Este tipo de
dispositivos son conocidos para el mundo técnico de modo general
bajo el concepto: "ayudas de sustentación", que también se
diferencian entre "ayudas de despegue o ayudas de aterrizaje".
Estas ayudas de sustentación se reúnen en la construcción del avión
para formar un sistema de flaps, que es supervisado por dispositivos
del control de vuelo del avión, y se regula referido a la situación
de vuelo, para, por ejemplo, llevar a cabo el despegue y el
aterrizaje de un avión sobre la pista de rodadura (pista) de un
aeropuerto sin perturbaciones y/o fallos. En función de los datos
de vuelos actuales del avión, que son transferidos a los
dispositivos del control de vuelo en todo momento, con (el) los
(sistema de) flaps se modifica de manera adaptada a la situación o
bien el grado de abombamiento del perfil del ala portante, se
aumenta la superficie del ala, o también se ejerce una influencia
sobre la capa límite, combinándose habitualmente estas medidas
individuales.
Los sistemas de flaps conocidos usan por regla
general árboles de transmisión pasantes para la transmisión de
potencia entre el motor de accionamiento central y las estaciones de
accionamiento de los flaps del borde delantero de ataque del ala
(slats) y los flaps hipersustentadores (flaps). Estos sistemas de
flaps comprenden (por regla general), un accionamiento central y un
ramal de árboles central, que se corresponden con la Fig. 1, por
ejemplo para un sistema de flaps de aterrizaje del avión del tipo:
"Airbus - 1340". El ramal de árboles está sometido a una
observación constante a través de un sistema de supervisión, estando
dispuesto por cada ala portante un freno de seguridad acoplado de
modo mecánico con el árbol con supervisión sensorial integrada.
Otro freno de seguridad con supervisión sensorial integrada está
integrado en el accionamiento central del árbol de transmisión,
habiéndose de registrar diferencias de posición discrepantes con los
sensores y velocidades excesivas. Tan pronto como se produjera una
rotura del árbol de transmisión, sólo se podría seguir controlando
la parte de flaps acoplados de modo mecánico con el árbol que está
unido con el accionamiento central, no pudiéndose controlar ya el
resto de flaps de modo aerodinámico. Con la falta de control de un
único flap se producirá un juego de cambio de las cargas
aerodinámicas, lo cual puede acabar en una catástrofe para el
avión.
Adicionalmente, se requiere un coste elevado de
instalación para este tipo de sistemas de flaps, puesto que el
árbol de transmisión colocado en el borde trasero de ataque del ala
o en el borde delantero de ataque del ala, al realizar la
transición desde las alas al fuselaje se lleva varias veces
alrededor de esquinas.
Puesto que con el árbol de transmisión se lleva
a cabo una "sincronización forzada" del sistema de flaps de
aterrizaje, también se puede realizar una sincronización de los
flaps entre el ala portadora izquierda y derecha para dominar
desviaciones asimétricas de los flaps, en el que (tal y como se
conoce) una desviación asimétrica demasiado grande de los flaps del
sistema de flaps puede llevar a estados de vuelo críticos que ya no
se pueden dominar.
Otras desventajas de un accionamiento central
con ejes de transmisión para sistemas de flaps vienen dadas por el
hecho de que además del elevado coste de instalación del sistema de
flaps, éste último presenta un mal rendimiento. Además, es
necesario un diseño completo del sistema de amortiguación de masa de
resorte altamente dinámico del ramal del árbol de transmisión.
Además, por razones de redundancia, también se
conocen soluciones con dos ramales de árboles, en los que, sin
embargo, los flaps de la mitad izquierda y derecha del ala portante
están acoplados entre sí de modo dinámico. Esta última solución se
corresponde con el modelo de la Fig. 2, por ejemplo para un sistema
de flaps de aterrizaje del avión de tipo:
"BOEING-B747". En este caso, los flaps
interiores y los flaps exteriores están acoplados cada uno de ellos
con un accionamiento de modo mecánico por árboles, y gracias a ello
se sincronizan.
Además, en el ejemplo de un avión del tipo:
"DC9" y "DC10" se conoce el hecho de mover los flaps
dispuestos en las alas portantes con accionamientos individuales,
estando estos accionamientos individuales acoplados de modo
hidro-mecánico, y sincronizándose de un modo
costoso. De este modo, se emplean por flap dos cilindros
hidráulicos para el movimiento, estando conectado a cada
accionamiento individual un sistema hidráulico, como consecuencia
de lo cual no son posibles ampliaciones de las funcionalidades del
sistema de flaps. Este tipo de sistemas de flaps tienen la
desventaja que con el accionamiento local con cilindros hidráulicos
sólo se puede realizar una cinemática de flaps sencilla. Por medio
del acoplamiento hidráulico no es posible un desplazamiento
individual de un flap, ya que todos los flaps están conectados a las
mismas redes de presión. Además, apenas se pueden localizar casos
de fallos en el sistema de flaps durante el vuelo, requiriendo una
búsqueda de fallos durante la estancia en tierra del avión
implicado, probablemente, mucho tiempo.
Del documento
US-A-5875998 se conoce un sistema de
flaps para el ala portante de un avión, en el que los flaps se
pueden ajustar por medio de una unidad de control de los flaps
(ordenador de procesos) para el ajuste del grado de abombamiento de
las alas en el sentido de una mejora de las características
aerodinámicas del ala, en el que los datos necesarios para la
generación de las señales de ajuste se le suministran a la unidad
central de control de los flaps a través de valores de medición
característicos para la corriente en las alas obtenidos por medio
de sensores correspondientes. Los flaps son controlados por la
unidad de control central de los flaps de modo individual. Cada
flap está provisto de dos actuadores controlados electrónicamente,
en el que estos actuadores son controlados por la unidad de control
central de modo conjunto de manera que adoptan exactamente el
ángulo prefijado por la unidad de control central de los flaps. En
este conocido sistema de flaps no está previsto un acoplamiento de
los accionamientos a través de un árbol, y con ello, un camino de
accionamiento redundante.
Del documento
US-A-5743490 se conoce un sistema de
flaps en el ala portante de un avión en el que los flaps son
accionados por una unidad de accionamiento central por medio de un
ramal de árbol de torsión y en engranajes de guiado dispuestos en
éste, y en el que para evitar asimetrías en los dos extremos del ala
portante están previstos, respectivamente, frenos de asimetría.
Adicionalmente, del documento
US-A-4688744 se conoce un sistema de
flaps en el ala portante de un avión en el que se acciona un ramal
de árbol de torsión para el accionamiento de los flaps por parte de
una unidad de accionamiento central en la raíz del ala. Para evitar
o para desprender un agarrotamiento en el ramal del árbol de
torsión está prevista otra unidad de accionamiento central que está
acoplada a través de un eje flexible de modo separable con el
extremo del árbol de torsión que se encuentra en la parte exterior
del ala.
Adicionalmente, del documento US4892274 se
conoce un sistema de flaps en el ala portante de un avión en el que
los flaps son accionados por una unidad de accionamiento central a
través de un ramal de árbol de torsión común, y engranajes de
husillo dispuestos sobre éste, en el que a cada flap están asignados
al menos dos engranajes de husillo. Por medio del engranaje
diferencial previsto en el ramal del árbol de torsión entre dos
engranajes de husillo asignados al mismo flap, se pueden accionar
de modo diferente los engranajes de husillo en el sentido de una
torsión de los flaps a lo largo de la dirección de envergadura.
Como consecuencia, la invención se basa en el
objetivo de proporcionar una mejora de las soluciones conocidas
para el sistema de flaps de un avión de alas rígidas, con el que se
realice un incremento de la disponibilidad de las funciones de los
flaps que se vea acompañado por una mayor flexibilidad en la
funcionalidad del sistema de flaps.
Este objetivo se consigue mediante las medidas
indicadas en la reivindicación 1. En el resto de reivindicaciones
están indicadas configuraciones adecuadas de estas medidas.
En este caso representa una ventaja, en
particular, que una posible rotura del árbol de un árbol de
accionamiento con el que (a través del que) estén acoplados los
accionamientos para un flap de modo mecánico mediante el árbol, no
limite durante el vuelo de un modo considerable la funcionalidad de
control y de supervisión del sistema de flaps, o lleve a su fallo
total. Otra ventaja reside en el hecho de que se lleva a cabo una
reducción de los problemas dinámicos de los sistemas de flaps
equipados con árboles de transmisión largos y se realiza un sistema
de flaps en las alas portantes que se opera con menos rozamiento de
los accionamientos y los flaps. Del mismo modo se consigue una
reducción del coste de instalación y una mejora de la mantenibilidad
del sistema de flaps.
La invención está representada a partir del
dibujo, y se explica con más detalle a continuación. Se muestra
Fig. 1 el sistema de flaps de de aterrizaje
de un avión de tipo: "AIRBUS A340";
Fig. 2 el sistema de flaps de aterrizaje de
un avión del tipo: "BOEING B747";
Fig. 3 un sistema de flaps con flaps
hipersustentadores accionados de modo individual;
Fig. 4 un sistema de flaps con representación
de accionamientos individuales para flaps hipersustentadores;
Fig. 5 un sistema de flaps con accionamientos
individuales para flaps del borde delantero de ataque del ala y
flaps hipersustentadores acoplados parcialmente;
Fig. 6 una representación de accionamientos
individuales unidos mecánicamente por árboles y sincronizados
electrónicamente en un flap acoplado mecánicamente con éstos;
Fig. 7 una representación no conforme a la
invención de accionamientos individuales sincronizados
electrónicamente en un flap acoplado mecánicamente con éstos;
Ya en el comienzo se han descrito sistemas de
flaps de aterrizaje para aviones del tipo: "Airbus A340" y
"Boeing B747", que están representados en las Figuras 1 y 2.
Estos dos sistemas de flaps que, junto a otro sistema de flaps para
un avión del tipo: "DC9" y "DC10" representan el estado de
la técnica, son interesantes puesto que después de una primera
comparación de las imágenes de estos sistemas de flaps conocidos con
las formas de realización indicadas a continuación del sistema de
flaps conforme a la invención según las Figuras 3 a 7, a un
especialista se le pondrá de manifiesto de un modo más marcado las
diferencias existentes, que son necesarias como antecedentes para
el entendimiento posterior de las siguientes realizaciones.
Como antecedentes se menciona que los retos
actuales en la aviación comercial que se refieren, por ejemplo, al
aumento de los tratados de tráfico aéreo, el requerimiento de una
reducción del ruido y la consecución de una mayor flexibilidad en
las pistas de aterrizaje y de despegue de un avión, exigen
requerimientos elevados a la flexibilidad funcional y a la
disponibilidad de sistemas de flaps en el ala portante 1. Los
requerimientos referidos a una mayor flexibilidad funcional y un
incremento de la disponibilidad en caso de fallo del sistema de
flaps dan pie a pensar en soluciones para sistemas de flaps en las
que se descarte una unión mecánica por árbol de los accionamientos
de los flaps con un árbol de transmisión según el modelo de la Fig.
1 de entre las desventajas indicadas al comienzo. Se pretende una
mejora de los sistemas de flaps conocidos que (según las Figuras 3
a 6) tenga en cuenta accionamientos individuales 4, 41 a 44, que
estén acoplados en el flap correspondiente (flap del borde
delantero de ataque del ala y/o flap hipersustentador 2, 3), para
convertir su movimiento de variación respectiva en una posición de
flaps deseada aerodinámicamente durante el vuelo (en primer plano,
a favor de un aumento de la sustentación del avión en el despegue o
en el aterrizaje influyendo sobre las relaciones de corriente en el
ala portante 1).
Estos accionamientos individuales se sincronizan
de tal manera que en todas las situaciones de vuelo se hace posible
tanto una amplitud de los flaps diferenciada a lo largo de la
envergadura de un ala portante como una amplitud de los flaps mayor
en el ala portante 1 izquierda y derecha.
De este modo, en las Figuras 6 y 7 se presenta,
respectivamente, un diseño de estrella para accionamientos
individuales de un flap (flap del borde delantero de ataque del ala
o flap hipersustentador 2, 3), que es parte constituyente de un
sistema de flaps instalado en el ala portante 1. Esta disposición de
dos accionamientos 41, 42 que se realizan con un servomotor 9 será
algo con lo que nos encontremos en las Figuras 3 a 5, que
representan posibles realizaciones para un sistema de flaps en
el(las) ala(s) portante(s).
Una realización no conforme a la invención se
representa en la Fig. 7. Esta comprende un primer accionamiento 41
y un segundo accionamiento 42 en un flap (flap del borde delantero
de ataque del ala o flap hipersustentador 2, 3), que en este caso
no están acoplados mecánicamente, y debido a ello, han de ser
sincronizados eléctricamente entre sí en el ajuste de los flaps.
Los dos accionamientos 41, 42 están unidos entre sí con una unidad
de control central de los flaps (posicionada en el interior del
avión) a través de líneas de señalización o de control (a través de
líneas de datos) desde el punto de vista de la técnica de
información. Los accionamientos 41, 42 son controlados de modo
individual por medio del dispositivo de control de los flaps. Puesto
que se podría considerar una ramificación de esta unión por líneas
(por las razones que fuera), se parte del hecho de que se realizará
(por razones de la transmisión suministrada de modo fiable de
informaciones, en este caso: señales de ajuste) un control directo
del accionamiento 41 y/o 42 individual por medio de esta unidad de
control de los flaps. Además, la unidad de control de los flaps
mencionada está unida con un dispositivo de control de vuelo
central (posicionado en el interior del avión), al que durante el
vuelo se le suministran datos de vuelo actuales, y que después de
que haya realizado una comparación de valores teóricos/reales de los
datos de vuelo actuales con datos de vuelo prefijados, en lo cual
no se entra con más detalle, en función del resultado de la
comparación realizada deriva informaciones de ajuste
correspondientes para la variación de la situación de vuelo actual,
que se transfieren a la unidad de control de los flaps. Esta última
convertirá las informaciones de ajuste recibidas en señales de
ajuste correspondientes, que alcanzan el accionamiento 41, 42
individual (respectivamente, el servomotor 9 del accionamiento 41,
42) con una orden de ajuste, que a continuación, a través del
acoplamiento mecánico del motor con el flap, llevará a este último a
la posición de flap deseada. Un diagrama sinóptico, a partir del
cual se pone de manifiesto la unión (transmisora de información)
referida a líneas del dispositivo de control de vuelo (central) y
la unidad de control de los flaps con un accionamiento 4 (designado
de modo genérico), lo proporciona de modo general la Fig. 3, a
partir de cuyo modelo se realizan las uniones de líneas
correspondientes para el control de un accionamiento 4, 41 a 44
individual según las Figuras 3 a 6.
En este punto se hace referencia al hecho de que
el dispositivo de control de vuelo dispuesto de modo central, y la
unidad de control de los flaps (cada una de ellas) dispuestas de
modo central, se realiza con ordenadores de control
redundantes.
Existe la posibilidad de que varias unidades de
control de los flaps dispuestas de modo descentralizado, que están
realizadas así mismo con un ordenador de control y que están
dispuestas colocadas en el interior del avión o del ala portante
cerca del borde de ataque del flap delantero o del borde de ataque
del flap trasero, estén unidas con la unidad de control central de
los flaps.
También se puede imaginar que la unidad de
control de los flaps individuales descentralizada esté integrada en
el accionamiento 4.
Puesto que se pretende (haciendo referencia a
todas las realizaciones según las Figuras 3 a 7), transferir las
informaciones de ajuste mencionadas y las señales de ajuste/órdenes
de ajuste en forma electrónica, todas las conexiones de líneas, por
ejemplo, se realizan con líneas de datos digitales, siendo entonces
capaz la parte de control de los accionamientos 4, 41 a 44, así
mismo, de procesar las informaciones y señales digitalizadas
recibidas, y transmitirlas a través de la parte de accionamiento
mecánica para la modificación de la posición de los flaps. Por otro
lado, existe la posibilidad de transferir las informaciones de
ajuste y las señales de ajuste/órdenes de ajuste mencionadas de
modo análogo a través de líneas de control y de señalización, que a
continuación son procesadas de modo correspondiente por la parte de
control de los accionamientos 4, 41 a 44.
Tal y como ya se ha indicado - los
accionamientos 4, 41 a 44 (referidos a todas las realizaciones)
presentarán cada uno de ellos un accionamiento de giro que está
formado por un servomotor 9, un engranaje de ajuste y dispositivos
adicionales (correspondientes a la función de accionamiento). El
servomotor 9 usado puede ser un motor paso a paso, cuyo momento de
giro de motor generado se sobrepone con velocidad de ajuste
controlada sobre el árbol 6 alojado de modo móvil giratorio. Se
puede emplear un motor controlado de modo eléctrico o electrónico
(motor de corriente continua), que igualmente es controlado por la
correspondiente unidad de control de los flaps.
También existe la posibilidad de que a los flaps
del borde delantero/trasero de ataque del ala individuales 2, 3 se
les acople más de (sólo) dos accionamientos 41, 42 de modo mecánico,
en tanto que se quiera tener limitado el riesgo de que no se
produzca una variación de los flaps y que se tenga en mente el fallo
imprevisible de un primer y un segundo accionamiento 41, 42 del
mismo modo. En este caso, también, cualquier otro accionamiento
instalado (además del segundo accionamiento 42), se usa en primer
plano como accionamiento redundante para la finalidad indicada.
Adicionalmente, el diseño de sistema presentado
tiene en cuenta que al menos dos accionamientos 41, 42 (es decir:
accionamientos individuales equipados con motores) conforman una
estación de accionamiento 5, en la que los accionamientos 41, 42 de
la unidad de control central de los flaps o de la unidad de control
de los flaps descentralizada asignada de modo correspondiente están
unidos de modo conductor (y preferentemente directamente), los
cuales se pueden controlar fundamentalmente de modo síncrono (o
también se puede considerar opcionalmente).
Según la Fig. 6, el primer y el segundo
accionamiento 41, 42 (como también cualquier otro accionamiento
instalado) están unidos mecánicamente por árbol a través de un
árbol 6 alojado de modo móvil giratorio, que se usa como árbol de
torsión. Con ello se crea una posibilidad de que en caso de un fallo
(o de una avería) del primer accionamiento 41, con ello, el segundo
accionamiento 42 restante (o se podría considerar otro
accionamiento) pueda accionar el flap correspondiente acoplado
mecánicamente a través del árbol (flap del borde delantero de
ataque del ala y/o flap hipersustentador 2, 3) con una velocidad
reducida. Se añade a esto que de modo correspondiente al modelo
según la Fig. 6 se prevé instalar en el árbol 6 alojado de modo
móvil giratorio un freno del árbol 10 (excitable de modo eléctrico
o electrónico) dispuesto sobre el árbol, que esté posicionado entre
el primer y el segundo accionamiento 41, 42 y que esté unido con la
unidad de control central de los flaps o la correspondiente unidad
de control de los flaps descentralizada de modo conductor (y
directo). Visto de modo general, tal y como también se representa
en la Fig. 4, está previsto, así pues, que este freno del árbol 10
siempre esté posicionado entre dos accionamientos 41, 42 contiguos
(y en este caso: acoplados mecánicamente a un flap
hipersustentador). Este freno del árbol 10 se emplea como freno de
guiado en el que está instalado un sensor 11 [sensor de posición]
sobre el árbol 6, que se emplea para la observación de la posición
del árbol y de las variaciones del movimiento de giro del árbol 6.
La posición del sensor se indica en las Figuras 6 y 7 con una
flecha, que se puede llevar a todas las demás realizaciones según
las Figuras 3 a 5. La unión conductora del sensor 11 con la unidad
de control central de los flaps o con la unidad de control de los
flaps descentralizada correspondiente se basa en que con el sensor
11 se lleva a cabo un registro de la posición del árbol 6 y de su
movimiento de giro (transmisión de fuerza en transmisiones) de modo
sensitivo y [después de haberse producido una conversión (digital)
de señal] se transmite de modo actual una transmisión desde el
punto de vista de la técnica de información a la unidad de control
de los flaps conectada. Esta última suministra (a continuación) a
través del recorrido de la línea al dispositivo de control de vuelo
informaciones de estado actuales, que en caso de avería (a
continuación) registra el comportamiento incorrecto del árbol 6 de
modo computacional, lo evalúa, y transmite informaciones de ajuste
correspondientes para la compensación y eliminación de la avería a
la unidad de control central de los flaps, que con conexión directa
de los accionamientos 41 a 44 de la estación de accionamiento 5
correspondiente (a continuación) ejecuta órdenes de ajuste
correspondientes para la compensación o eliminación de la avería, y
pone en el recorrido de la línea a los accionamientos
correspondientes 41, 42 (según las Figuras 3 a 6), así como a los
accionamientos 43, 44 (según las Figuras 3 a 5) de la estación de
accionamiento 5 correspondiente.
En otro caso, se suministra la información de
ajuste correspondiente para la compensación y eliminación de la
avería a través de la unidad de control central de los flaps de la
(o de las) unidad(es) de control de los flaps
descentralizada(s) correspondiente(s), que (a
continuación), pondrá(n) a los accionamientos 41 a 44
correspondientes de la estación de accionamiento 5 correspondiente
la señal de ajuste correspondiente para la compensación y
eliminación de la avería (modificación de la situación de avería del
árbol).
Por lo que se refiere a todas las realizaciones
según las Figuras 3 a 6, por lo general - referido al comportamiento
averiado de un accionamiento 41 a 44 - se representa que un caso
serio, que presupondría, por ejemplo, un bloqueo de dos flaps
hipersustentadores 3 contiguos (según las Figuras 3 a 5), lleva a
una desconexión de los accionamientos 41, 42 y 43, 44 de dos
estaciones de accionamiento 5 contiguas. Puesto que, sin embargo -
exceptuando al primer accionamiento 41 - el segundo accionamiento 42
u otro accionamiento de una estación de accionamiento 5 se emplea
como un accionamiento redundante, existe la posibilidad de corregir
con este accionamiento redundante un bloqueo del flap del borde
delantero de ataque del ala y/o flap hipersustentador 2, 3
individual acoplado mecánicamente a través del árbol, en tanto que
se produjera una avería o un fallo del primer accionamiento 41.
Volviendo a la Fig. 3, esta representación
representa un ala portante 1 izquierda en la que está instalada en
el borde de ataque trasero del ala portante una estación de
accionamiento 5 y un grupo de cuerpos de flaps 23. Se muestra una
estación de accionamiento 5 dispuesta cerca de la raíz del ala
portante 1, que presenta un primer y un segundo accionamiento 41,
42 (accionamientos individuales) que están acoplados mecánicamente
con el flap hipersustentador 3, y están unidos mecánicamente a
través de un árbol 6 (árbol de torsión) alojado de modo móvil
giratorio. Junto a esta estación de accionamiento 5 en el flap
hipersustentador 3 está dispuesto, visto en la dirección de la
envergadura, un grupo de cuerpos de flaps 23 dispuesto alejado de la
raíz del ala portante 1. Este último comprende un árbol móvil
giratorio (árbol de torsión), en el que está instalado en la parte
del extremo del árbol, respectivamente, un accionamiento 43, 44. El
único accionamiento 43, 44 está unido al árbol 6 de modo mecánico
con el árbol, y está acoplado con el flap hipersustentador 3
correspondiente de modo mecánico. A este flap hipersustentador 3
están asignados dos engranajes de guiado 8 que están unidos
mecánicamente con el árbol 6. Estos dos engranajes de guiado 8 están
dispuestos distanciados entre sí y respecto a los accionamientos
43, 44 (de modo definido). El control de los accionamientos 43, 44
se realiza según el modelo descrito anteriormente (según la
realización para un primer accionamiento 41 y un segundo
accionamiento 42).
En la Fig. 4 se muestran varias estaciones de
accionamiento 5 posicionadas una junto a otra en el borde de ataque
trasero del ala de un ala portante 1 izquierda y de una derecha,
cuyos accionamientos 41, 42 integrados, que están acoplados
mecánicamente al flap hipersustentador 3 correspondiente, están
unidos mecánicamente según el modelo indicado anteriormente (de una
única estación de accionamiento 5 - según la Fig. 6) a través de un
árbol 6 (árbol de torsión) alojado de modo móvil giratorio.
También en este caso se realiza el control del
primer y del segundo accionamiento 41, 42 de la estación de
accionamiento 5 correspondiente según el modelo descrito
anteriormente. Además, el observador verá en el borde de ataque
delantero del ala del ala portante 1 izquierda y derecha varios
flaps del borde de ataque delantero del ala 2 dispuestos uno junto
a otro, cuyo desplazamiento móvil (variación móvil) se realiza por
medio de varios engranajes de guiado distanciados entre sí (sin
cifra), que están unidos a un árbol de transmisión 7 (árbol para la
transmisión de la energía de accionamiento) de modo mecánico con el
árbol, y están acoplados de modo mecánico con el árbol con los
flaps del borde de ataque delantero del ala 2 situados enfrente.
Este árbol de transmisión está acoplado de modo mecánico con el
árbol a una unidad de transmisión de fuerza (PCU) central, tal y
como se explica al comienzo haciendo referencia a las
soluciones
conocidas.
conocidas.
En la Fig. 5, el observador descubrirá en el
borde de ataque trasero del ala del ala portante 1 (izquierda) la
disposición descrita anteriormente según la Fig. 3 con la estación
de accionamiento 5 y el grupo de cuerpos de flaps 23, por lo que no
son necesarias explicaciones adicionales. En el borde de ataque
delantero del ala de este ala portante 1 están dispuestos dos
grupos de cuerpos de flaps 231, 232 uno junto al otro. Un primer
grupo de cuerpos de flaps 232 se corresponde con dos flaps de borde
de ataque delantero del ala 21, 22 dispuestos uno junto a otro, que
se desplazan cerca de la raíz del ala portante. Este grupo de
cuerpos de flaps 232 comprende, así mismo, un árbol 6 (árbol de
torsión) alojado de modo móvil giratorio, en el que está instalado,
en la parte del extremo del árbol, respectivamente, un
accionamiento 43, 44. El accionamiento individual dispuesto en la
parte del extremo del árbol está unido con el árbol 6 de modo
mecánico, y el flap del borde de ataque delantero del ala 21, 22
correspondiente está acoplado de modo mecánico. Adicionalmente, este
grupo de cuerpos de flaps 232 comprende dos engranajes de guiado 8,
que están unidos mecánicamente con el árbol 6, distanciados entre
sí a una distancia de árbol (definida), y que están acoplados
mecánicamente con el flap del borde de ataque delantero del ala 21,
22 correspondiente. Estos engranajes de guiado 8 poseen además una
distancia de árbol (definida) respecto al accionamiento 43, 44
posicionado en la parte del extremo del árbol, que está acoplado
mecánicamente con una región del borde de los flaps que se encuentra
cerca de una parte de los flaps que se extiende en la dirección de
la profundidad del perfil del flap del borde de ataque delantero del
ala 21, 22 correspondiente, estando acoplado un tercer
accionamiento 44 con una región del borde de los flaps, que se
encuentra cerca de la raíz del ala portante, de un primer flap del
borde de ataque delantero del ala 21 (slat 1), y un cuarto
accionamiento 44 con una región del borde de los flaps, que se
encuentra alejada de la raíz del ala portante, del segundo flap del
borde de ataque delantero del ala 22 (slat 2).
Para completar se menciona que las partes de los
flaps del primer y del segundo flap del borde de ataque delantero
del ala 21, 22 que se extienden en la dirección de la profundidad de
perfil del ala portante 1 y que están dispuestas una junto a otra
están distanciadas entre sí, de manera que se garantiza un
desplazamiento sin obstáculos de los flaps del borde de ataque
delantero del ala 21, 22.
El segundo grupo de cuerpos de flaps 232 posee
una construcción similar al primer grupo de cuerpos de flaps 231,
que se complementa con dos engranajes de guiado 8 adicionales. Estos
últimos están unidos mecánicamente con el árbol 6 a una distancia
de árbol, y están acoplados con otro tercer flap del borde de ataque
delantero del ala 24 (slat 4), que está dispuesto entre el primer y
el segundo flap del borde de ataque delantero del ala 21, 22 (slat
3, slat 5), y está colocado en la parte (del borde) de estos flaps.
Adicionalmente, estos otros engranajes de guiado 8, que están
acoplados con el tercer flap del borde de ataque delantero del ala
24 de modo mecánico, están dispuestos distanciados con una distancia
de árbol (definida) respecto al engranaje de guiado 8
correspondiente, que está acoplado mecánicamente con el primer y el
segundo flap del borde de ataque delantero del ala 21, 22.
Después de las explicaciones a modo de ejemplo
de las Figuras 3 a 7, a continuación se dan algunas observaciones
de cierre. Al contrario de lo que sucede en los sistemas de flaps de
aterrizaje conocidos según las Figuras 1 y 2 y del sistema de flaps
de aterrizaje (no representado en las Figuras) para un avión del
tipo: "DC9" y "DC10", se propone un sistema de flaps de
aterrizaje mejorado en el ala portante 1 de un avión de alas rígidas
con accionamientos 41 a 44 (accionamientos individuales)
sincronizados electrónicamente en los flaps de aterrizaje. En esta
solución del sistema según las Figuras 3 a 7, cada flap del sistema
de flaps de aterrizaje se controla de modo individual, de manera
que tanto que es posible tanto una amplitud diferenciada en la
envergadura como una amplitud diferente entre el ala portante 1
izquierda y derecha del avión. Un acoplamiento de varios flaps 21 a
24 en una mitad del ala portante es, así mismo, posible, e
independiente de la configuración respectiva del ala. Una
realización que se puede considerar para un sistema de flaps de
aterrizaje con accionamientos individuales se indica en la Fig. 4
para los flaps hipersustentadores (flap 1, flap 2) del ala portante
izquierda, que se encontrarán del mismo modo (con simetría
especular) en el ala portante derecha. La representación según la
Fig. 5 muestra otra configuración que se puede considerar con
accionamientos individuales para flaps del borde de ataque
delantero del ala y flaps hipersustentadores, en la que varios flaps
están acoplados mecánicamente. Los accionamientos en las estaciones
de accionamiento 5 individuales de un flap según la Figura 6 están
acoplados por medio de un árbol de torsión de modo mecánico. La
sincronización entre los flaps del ala portante izquierda y derecha
se realizará de modo electrónico. La función de la supervisión y la
sincronización se realizará en este caso por una unidad de control
central de los flaps (un ordenador de control central), del mismo
modo que (se puede considerar) por medio de unidades de control de
los flaps descentralizadas (varios ordenadores de control
distribuidos). Igualmente se puede considerar el uso de los
denominados "actuadores inteligentes" con función de
supervisión local y función de
control.
control.
Las ventajas de los sistemas de flaps accionados
individualmente residen (en el hecho) de que estos sistemas de
flaps se caracterizan por medio de una elevada flexibilidad en el
funcionamiento y en un incremento de la disponibilidad (en caso de
fallo), produciéndose además una reducción del coste de instalación
gracias a la supresión del complejo "shaft routing" a través
del fuselaje del avión.
Como consecuencia de la supresión de los largos
árboles de transmisión tendrá lugar una reducción de los problemas
mecánicos en el cuerpo del avión, produciéndose menos rozamiento, y
de modo correlado, una menor necesidad de potencia. En los sistemas
de flaps conformados de esta manera también se ve una mejor
mantenibilidad y una localización de fallos (en caso de avería) más
sencilla.
Con el diseño del sistema de flaps presentado se
convierte en una realidad palpable una realización concreta y un
diseño detallado del sistema de flaps de aterrizaje, precisamente
bajo el aspecto del control eléctrico/electrónico del
posicionamiento de los flaps individuales con la finalidad de la
realización de un acoplamiento mecánico en el posicionamiento de
todos los flaps en el borde de ataque delantero del ala y en el
borde de ataque trasero del ala, o de un posicionamiento diferente
deseado de los flaps individuales, lo que no será posible en los
sistemas de flaps convencionales.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ ala portante\cr 2, 21, 22, 24 \+ flap del borde de ataque
delantero del\cr \+ ala (slat)\cr 23, 231, 232 \+
grupo de cuerpos de flaps\cr 3 \+ flap hipersustentador (flap)\cr
4, 41 a 44 \+ accionamiento\cr 5 \+ estación de accionamiento\cr 6
\+ árbol alojado de modo móvil giratorio;\cr \+ árbol de torsión\cr
7 \+ árbol de transmisión\cr 8 \+ engranaje de guiado\cr 9 \+
servomotor\cr 10 \+ freno del árbol\cr 11 \+
sensor\cr}
Claims (16)
1. Sistema de flaps en el ala
portante de un avión de alas rígidas, que está formado por un
sistema de flaps del borde de ataque delantero del ala con flaps
del borde de ataque delantero del ala (2) y/o por un sistema de
flaps de sustentación con flaps de sustentación (3), y que es
supervisado centralmente por un dispositivo de control de vuelo
interno al avión al que durante el vuelo se le suministran datos de
vuelo actuales, y en función de estos datos deriva informaciones de
ajuste correspondientes para la variación de los flaps del borde de
ataque delantero del ala y/o de los flaps hipersustentadores (2, 3)
dispuestos de modo móvil en el ala portante (1), y que está unido
con al menos una unidad de control central de los flaps de modo
conductor, en el que los flaps del borde de ataque delantero del ala
y/o los flaps hipersustentadores (2, 3) están acoplados
mecánicamente con accionamientos (4, 41 a 44) internos al ala que
están dispuestos colocados uno junto al otro en la dirección de la
envergadura del ala portante (1), en el que a los flaps del borde
de ataque delantero del ala (2) y/o a los flaps hipersustentadores
(3) están asignadas, respectivamente, varias estaciones de
accionamiento (5, 23) con al menos un flap (2, 3), respectivamente,
y con al menos dos o más accionamientos (4, 41 a 44) controlables
de modo eléctrico o electrónico por la unidad de control de los
flaps, internos al ala, acoplados con los flaps de una estación de
accionamiento (5, 23), con una unidad de motor/accionamiento,
caracterizado porque están previstas varias estaciones de
accionamiento (5; 23) que se pueden accionar de modo independiente
entre sí,
- -
- porque una estación de accionamiento (5) contiene un único flap, y los accionamientos (41, 42) internos al ala de esta estación de accionamiento (5) están acoplados con este único flap, o están unidos entre sí por medio de un árbol (6), o
- -
- porque una estación de accionamiento (23) contiene varios flaps, y los accionamientos internos al ala (4, 41 a 44) de esta estación de accionamiento (5, 23) están unidos entre sí por medio de un árbol (6),
- y porque los accionamientos (4, 41 a 44) internos al ala de la estación de accionamiento (5, 23) están unidos de modo conductor con la unidad de control central de los flaps, y pueden ser controlador por ésta de modo síncrono o en caso de avería individualmente.
2. Sistema de flaps según la
reivindicación 1, caracterizado porque cada flap (2, 3) está
accionado en dos posiciones distanciadas entre sí en la dirección
de la envergadura por medio de un accionamiento (4, 41 a 44) con un
motor/unidad de accionamiento y/o por medio de un engranaje de
guiado (8) acoplado con el árbol (6).
3. Sistema de flaps según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los accionamientos
(43, 44) de varios flaps del borde de ataque delantero del ala o
flaps hipersustentadores (2, 3) dispuestos uno junto a otro y en la
dirección de la envergadura del ala portante (1), que conforman un
grupo de cuerpos de flaps (23), están unidos mecánicamente
conjuntamente por medio de un árbol (6) alojado de modo móvil
giratorio.
4. Sistema de flaps según la
reivindicación 3, caracterizado porque a cada flap del borde
de ataque delantero del ala o a cada flap hipersustentador (2, 3)
está asignado al menos un engranaje de guiado (8) que está unido a
una distancia de árbol de modo mecánico con el árbol (6), y está
acoplado mecánicamente con el flap del borde de ataque delantero
del ala o el flap hipersustentador (2, 3) individual.
5. Sistema de flaps según la
reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque al menos un
accionamiento de un flap del borde de ataque delantero del ala o
flap hipersustentador (2, 3) dispuesto cerca y dispuesto alejado
del árbol del ala portante (1) está acoplado mecánicamente, en el
que los engranajes de guiado (8) están acoplados mecánicamente con
los flaps del borde de ataque delantero del ala o flaps
hipersustentadores (2, 3) que están dispuestos colocados uno junto
a otro de los flaps del borde de ataque delantero del ala o flaps
hipersustentadores (2, 3) colocados cerca o alejados, y que
completan en la dirección de la envergadura del ala portante (1) el
grupo de cuerpos de flaps (23).
6. Sistema de flaps según una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los
accionamientos (41 a 44) controlados individualmente, que con dos
accionamientos (41, 42 ó 43, 44) o más de dos accionamientos (41 a
44) conforman una estación de accionamiento (5), en la que cada
accionamiento adicional que se añada a los accionamientos
dispuestos por parejas (41, 42 ó 43, 44) se amplía de modo
redundante, están unidos directamente, respectivamente, por medio
de líneas se señalización o de control con la unidad de control
central de los flaps, y debido a ello pueden ser controlados
directamente por esta última, en el que con cada accionamiento
adicional instalado se limita el riesgo de que no se ejecute una
variación de los flaps que ocurriría por medio del fallo
imprevisible de un primer y/o un segundo accionamiento (41, 42 ó 43,
44).
7. Sistema de flaps según una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los
accionamientos (4, 41 a 44) de una estación de accionamiento (5)
están equipados respectivamente con un servomotor (9),
preferentemente un motor paso a paso, cuyo momento de giro del
motor generado se transmite con una velocidad de ajuste controlada
al árbol (6) o directamente al flap del borde de ataque delantero
del ala y/o flap sustentador (2, 3), gracias a lo cual en caso de
un fallo o de una avería del primer accionamiento (41), con ello, el
segundo accionamiento (42) que queda, u otro accionamiento
redundante, accionará el flap del borde de ataque delantero del ala
o flap hipersustentador (2, 3) correspondiente unido mecánicamente
con el árbol, o como consecuencia del acoplamiento mecánico del
servomotor (9) con el flap correspondiente, moverá este último a una
posición de flap aerodinámica deseada.
8. Sistema de flaps según la
reivindicación 7, caracterizado porque el servomotor (9) es
un motor controlado de modo eléctrico o electrónico,
preferentemente un motor de corriente continua, que es controlado
por la unidad de control de los flaps.
9. Sistema de flaps según una de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la unidad de
control central de los flaps y varias unidades de control de flaps
dispuestas de modo descentralizado, que están unidas de modo
conductor con la unidad de control central de los flaps, están
realizadas, cada una de ellas, con un ordenador de control, y la
única unidad de control de los flaps descentralizada que está
asignada al accionamiento (4, 41 a 44) correspondiente, está
conectada con este último de modo conductor, en el que el ordenador
de control es capaz de realizar una supervisión y un control
síncrono u opcional de los accionamiento (4, 41 a 44) en un flap
del borde de ataque delantero del ala o en un flap hipersustentador
(2, 3).
10. Sistema de flaps según la
reivindicación 9, caracterizado porque las unidades de
control de flaps descentralizadas están dispuestas en el interior
del ala portante y colocadas cerca del borde de ataque delantero
y/o trasero del flap del flap del borde de ataque delantero del ala
y/o flap hipersustentador (2, 3).
11. Sistema de flaps según la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la unidad de
control de los flaps descentralizada está integrada en los
accionamientos (4, 41 a 44).
12. Sistema de flaps según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque entre los
accionamientos (41, 42) contiguos unidos mecánicamente con el árbol
está posicionado un freno del árbol (10) dispuesto en el contorno
del árbol (6), en el que está instalado un sensor de posición que
está unido de modo conductor con la unidad de control central de
los flaps o la unidad de control de los flaps descentralizada
correspondiente.
13. Sistema de flaps según la
reivindicación 12, caracterizado porque el sensor de posición
es un sensor (11) óptico que está dispuesto cerca del árbol (6), en
el que el sensor (11) se emplea para la observación de la posición
del árbol y de las variaciones del movimiento de giro del árbol
(6).
14. Sistema de flaps según las
reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque, exceptuando el
primer accionamiento (41), el segundo accionamiento (42) o
cualquier accionamiento adicional de la estación de accionamiento
(5) es un accionamiento redundante con el que se corrige un bloqueo
del único flap del borde de ataque delantero del ala o flap
hipersustentador (2, 3) acoplado de modo mecánico con el árbol, en
tanto que se produzca una avería o un fallo del primer
accionamiento (41).
15. Sistema de flaps según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque en su diseño de
sistema se usan varios accionamientos individuales equipados con
motores, que se consideran como accionamientos (4, 41 a 44)
internos al ala, con los que se puede realizar un control individual
para el ajuste de los flaps del borde de ataque delantero del ala o
flaps hipersustentadores (2, 3) para el incremento de la
sustentación durante el vuelo.
16. Sistema de flaps según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el sistema de
flaps está conformado por un sistema de flaps del borde de ataque
delantero del ala con flaps del borde de ataque delantero del ala
(2) y un sistema de flaps hipersustentadores con flaps
hipersustentadores (3), en el que todos los flaps del borde de
ataque delantero del ala y flaps hipersustentadores (2, 3) están
acoplados mecánicamente con accionamientos (4, 41 a 44) internos al
ala, que están dispuestos colocados uno junto al otro en la
dirección de la envergadura del ala portante (1), y en el que los
accionamientos (4, 41 a 44) internos al ala de una estación de
acoplamiento (5, 23) están acoplados entre sí por medio de un árbol
(6), y están unidos de modo conductor con la unidad de control
central de los flaps, y pueden ser controlados individualmente por
ésta de modo síncrono o en caso de avería.
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