ITMI981598A1 - "ala portante con ipersostentatore di atterraggio" - Google Patents

Description

meccanismo di movimento, con un naso dell'ipersostentatore ed un bordo posteriore dell'ipersostentatore, delimitato da una superficie di copertura lato-aspirazione e da una superficie di copertura lato-pressione.

Nella conformazione dell'ala portante di aerei si desidera adattare la geometria del profilo dell'ala portante alle condizioni marginali variabili nel corso di una missione di volo.

In ale portanti convenzionali una variazione del bordo posteriore dell'ala portante viene effettuata soltanto nella fase di decollo e di atterraggio. In un dispositivo possibile per un ipersostentatore di atterraggio, disposto su un'ala portante, come è noto dal DE 41 07 556, l'ipersostentatore di atterraggio è articolato in maniera girevole ad un carrello disposto movibile su una rotaia di guida ed è pertanto scorrevole, mentre una leva articolata modifica l'angolo dell'ipersostentatore di atterraggio nel movimento di uscita. Nella fase di decollo, rispettivamente di atterraggio, con la fuoriuscita posteriore viene ingrandita la superficie d'ala e mediante la variazione angolare viene modificato il contorno di profilo.

Però anche durante il volo di linea è desiderata la possibilità di modificare il bordo posteriore dell'ala per meglio esaurire il potenziale fluidodinamico dell'ala di aerei di linea. Per questo motivo sono note disposizioni consententi di modificare il contorno del bordo posteriore dell'ala portante durante il volo di linea.

In un bordo posteriore conforme al brevetto tedesco DE 35 27 497, in un braccio articolato a parti portanti dell'ala, mediante fuoriuscita di un ipersostentatore scorrevole in un canale di guida, si verifica una variazione del contorno del bordo posteriore. Tuttavia in questa disposizione è possibile soltanto una variazione in una direzione, cosicché non è possibile attuare illimitatamente un libero comando del bordo posteriore; in tal modo non si ottiene una geometria di profilo continua senza piegature.

Dal brevetto tedesco DE 31 01 847 è noto il fatto di aumentare la portanza dell'ala portante, rispettivamente di ridurre meccanismi disturbanti il flusso, in quanto il bordo posteriore eseguito come ipersostentatore viene variato tramite assi di orientamento interni, estendentisi nella direzione dell'apertura d'ala e tramite bracci di comando che si estendono in direzione del flusso. Tuttavia, a causa di questi assi interni e bracci di comando, nel corso dei movimenti si verificano sfavorevoli bracci di leva, per cui per il comando è necessario impiegare grandi forze.

In un bordo posteriore conforme al brevetto tedesco DE 70 33 75 la trasmissione del movimento sulla superficie di comando, articolata in maniera orientabile ad un asse estendentesi in direzione dell'apertura d'ali, ha luogo mediante un'asta di spinta ed una leva. In seguito al montaggio della superficie di governo su parti portanti dell'ala al disopra dell'asse non è tuttavia possibile un'escursione senza pieghe.

Dal brevetto statunitense US 4 247 066 utilizzando materiali flessibili per bordi posteriori è noto il fatto di modificare il profilo di un'ala portante, in quanto la superficie di copertura lato-aspirazione e lato-pressione del bordo posteriore vengono prodotte con due differenti materiali bimetallici con differenti coefficienti di dilatazione. Poiché in questo caso si produce una variazione di profilo del bordo posteriore mediante variazioni di lunghezza della superficie di copertura lato-aspirazione, rispettivamente lato-pressione, si verificano alte tensioni.

Si rileva che per la pluralità delle disposizioni note è impossibile un'inarcatura del profilo continua e senza piegature. Inoltre il dispositivo di azionamento per variare il contorno del bordo posteriore è situato all'interno dell'ala portante, il che porta a delle cattive condizioni di trasmissione ed alte forze di regolazione. A ciò si aggiunge il fatto che i dispositivi di regolazione montati internamente hanno perlopiù una massa elevata e sono di difficile accesso per scopi di manutenzione. Bordi posteriori mobili, comandati tramite tiranterie e bracci di comando, sono per giunta anche di realizzazione costosa e presentano molte parti usurabili.

L'invenzione si pone il compito di sviluppare ulteriormente un bordo posteriore di un'ala portante, in modo che, conservando ampiamente la struttura conforme all'attuale stato della tecnica, sia possibile, senza piegature verso l'alto e verso il basso la variazione dell'inarcatura del bordo posteriore con un modesto dispendio di forze.

In un'ala portante del genere descritto all'inizio, secondo l'invenzione, il problema viene risolto per il fatto che all'ipersostentatore di atterraggio, formante il bordo posteriore dell'ala portante, è articolato un dispositivo di azionamento, che durante il volo piega elasticamente il bordo posteriore, per cui si ottiene una variazione senza piegature dell'inarcatura del profilo dell'ala portante nell'ambito del bordo posteriore.

Con il bordo posteriore secondo l'invenzione vengono aumentate la flessibilità operativa e la prestazione per le rispettive condizioni di volo e si possono ottenere risparmi di propellente. Un ulteriore vantaggio della disposizione secondo l'invenzione sta nella trasmissione delle forze, che, utilizzando l 'ipersostentatore di atterraggio come braccio di leva, riduce di un multiplo le necessarie forze d'impostazione. Inoltre con la disposizione l'inarcatura del profilo in una zona preassegnata viene variata a piacere verso l'alto e verso il basso. Si rileva parimenti che la disposizione secondo l'invenzione è realizzabile con una variazione minima della costruzione esistente e sono necessari soltanto un modesto numero di dispositivi di azionamento, rispettivamente dispositivi di movimento, ben accessibili per lavori di manutenzione.

In una forma di realizzazione preferita il meccanismo necessario per il dispiegamento dell'ipersostentatore di atterraggio viene utilizzato per montare il dispositivo di azionamento e il dispositivo di movimento sugli elementi costruttivi portanti dell'ala portante. In ale portanti di tipo convenzionale, come è noto dal DE 41 07 556, 1'ipersostentatore di atterraggio tramite un cavalletto di supporto anteriore è articolato girevole ad un carrello, che è disposto movibile su una rotaia di guida, fissata a parti portanti dell'ala ed estendentisi in direzione del flusso, il che consente uno spostamento dell'ipersostentatore di atterraggio. Contemporaneamente durante il movimento lineare tramite una leva articolata viene variato l'angolo del bordo posteriore. Ali portanti relativamente grandi presentano più ipersostentatori di atterraggio, laddove ogni singolo ipersostentatore di atterraggio viene regolato anche tramite più rotaie di guida, sfalsate in direzione dell'apertura d'ali, e tramite relative leve.

Preferibilmente il dispositivo di azionamento viene montato fra l'estremità della rotaia di guida ed il bordo posteriore dell'ipersostentatore. Al riguardo sia supporti lato-rotaia sia anche supporti lato-ipersostentatore fanno si che gli elementi costruttivi menzionati sono girevoli reciprocamente. È vantaggioso il fatto che con questa struttura il dispositivo di azionamento, quando è arrestato, viene impiegato come leva per variare l'angolo del bordo posteriore con lo spostamento dell'ipersostentatore di atterraggio. La piegatura elastica del bordo posteriore dell'ipersostentatore può avvenire in quanto la superficie di copertura lato-pressione e quella lato-aspirazione sono fatte di materiale elastico e fra esse ponticelli, estendentisi in direzione dell'apertura d'ali, rinforzano la struttura del bordo posteriore dell'ipersostentatore senza limitare la piegatura elastica del bordo posteriore. Pure per motivi di rigidezza la superficie di copertura lato-aspirazione del bordo posteriore dell'ipersostentatore nell'ambito del naso dell'ipersostentatore dovrà presentare uno spessore maggiore che nella zona posteriore, mentre la superficie di copertura lato-pressione possiede un'omogenea distribuzione di spessore. Però possono verificarsi anche circostanze che rendono necessario scegliere altre strutture.

È possibile supportare la superficie di copertura lato-pressione in corrispondenza del naso dell'ipersostentatore e far presentare alla superficie di copertura lato-aspirazione un'intercapedine rispetto al naso dell'ipersostentatore, ma preferibilmente il bordo posteriore dell'ipersostentatore consentente flessione tramite la superficie di copertura lato-aspirazione è supportato sul naso dell'ipersostentatore flessionalmente rigido e lo spostamento tangenziale della superficie di copertura lato-pressione viene attuato tramite un'intercapedine, coperta vantaggiosamente in termini fluidodinamici, fra naso e bordo posteriore dell'ipersostentatore. Qualora una delle due superficie di copertura sia eseguita più spessa, il bordo posteriore dell'ipersostentatore dovrà essere supportato su questa in corrispondenza del naso dell'ipersostentatore. L'intercapedine fra naso e bordo posteriore dell'ipersostentatore al pari del dispositivo di azionamento può essere bloccata nel movimento di estrazione dell'ipersostentatore di atterraggio durante la fase di atterraggio, rispettivamente decollo.

Per sostenere il bordo posteriore flessibile dell'ipersostentatore è vantaggioso montare fra la zona di collegamento di naso dell'ipersostentatore/bordo posteriore dell'ipersostentatore ed il supporto del dispositivo di azionamento lato-ipersostentatore un dispositivo di movimento sul bordo posteriore dell'ipersostentarore. Questo dispositivo di movimento impedisce una inflessione, dipendente dai carichi di flusso, del bordo posteriore flessibile verso il lato di aspirazione e consente di produrre una linea di flessione desiderata del bordo posteriore. Affinché il dispositivo di movimento non impedisca il movimento dell'ipersostentatore di atterraggio durante la fase di atterraggio, rispettivamente decollo è vantaggioso articolare il dispositivo di movimento tramite un'incastellatura alla slitta responsabile del movimento lineare dell'ipersostentatore di atterraggio sulla rotaia di guida. A tale scopo il dispositivo di movimento può essere anche arrestato in una posizione neutra.

Nel summenzionato meccanismo di movimento per la fuoriuscita dell'ipersostentatore di atterraggio durante la fase di decollo, rispettivamente di atterraggio, questo ipersostentatore viene mosso all'indietro e ribaltato in basso tramite il dispositivo di azionamento rigido, per cui 1'ipersostentatore di atterraggio rispetto alla slitta dovrà essere girevole attorno ad un asse estendentesi in direzione dell'apertura d'ali. Poiché il movimento rotatorio attorno all'asse estendentesi in direzione dell'apertura d'ali è indesiderato durante il volo — quando si impiega il bordo posteriore flessibile — , questa rotazione è bloccabile. Si potrebbe montare sul cavalletto di supporto il naso dell'ipersostentatore, in maniera bloccabile e girevole, con uno spinotto fisso ed uno spinotto sbloccabile ed accoppiare il cavalletto di supporto rigidamente con la slitta, ma è vantaggioso collegare la slitta e il cavalletto di supporto mediante uno spinotto fisso ed uno spinotto sbloccabile, mentre il naso dell'ipersostentatore è articolato rigidamente al cavalletto di supporto.

Il bloccaggio della rotazione dell'ipersostentatore di atterraggio, rispettivamente il bloccaggio dello spostamento tangenziale delle superfici di copertura ed il comando del dispositivo di movimento, rispettivamente del dispositivo di azionamento durante il volo e nella fase di decollo, rispettivamente atterraggio vengono coordinati tramite una unità di comando. Per ali portanti con più rotaie di guida per ogni ipersostentatore di atterraggio il bordo posteriore flessibile può essere fissato in maniera differenziata per apertura d'ali, in quanto la struttura del bordo posteriore viene deviata differentemente tramite vicini dispositivi di azionamento.

L'invenzione viene descritta più dettagliatamente in seguito in base a due esempi di realizzazione rappresentati nei disegni, dai quali risultano inoltre dettagli, caratteristiche e vantaggi.

In particolare:

la figura 1 mostra una sezione, nella direzione del flusso, attraverso un ipersostentatore di atterraggio, articolato ad una slitta, con bordo posteriore flessibile e con il dispositivo di azionamento montato su una rotaia di guida; la figura 2 mostra una forma di realizzazione corrispondentemente alla figura 1 con un dispositivo di movimento montato sulla slitta;

la figura 3 mostra una sezione in direzione di flusso attraverso il bordo posteriore di un ipersostentatore di atterraggio con struttura della combinazione superficie di copertura-ponticello.

Nella disposizione mostrata in figura 1 si tratta di una sezione attraverso la zona del bordo posteriore di un'ala portante 10 per un velivolo di linea o da trasporto, sulla quale è disposto un ipersostentatore o flap di atterraggio 20 in parte coperto da uno spoiler 11. A detto ipersostentatore, per garantire la regolabilità, rispettivamente mobilità nella fase di decollo, rispettivamente di atterraggio e durante il volo, è associato un sistema di azionamento e di guida, che in particolare è formato dai seguenti componenti disposti in prossimità delle zone terminali laterali, ma per scopi di rinforzo anche nel centro, dell 'ipersostentatore di atterraggio: una rotaia di guida 30 serve ad alloggiare una slitta 31, che è scorrevole in direzione della rotaia ed alla quale tramite un cavalletto di supporto anteriore 32 è articolato 1'ipersostentatore di atterraggio 20. Al riguardo nel caso dell'esempio di realizzazione qui rappresentato il naso 21 dell'ipersostentatore per mezzo di due spinotti fissi 27 è montato sul cavalletto di supporto anteriore 32, mentre l'accoppiamento fra slitta 31 e cavalletto di supporto anteriore 32 avviene tramite un primo spinotto sbloccabile 34 ed un primo spinotto fisso 33, attorno al quale ha luogo la rotazione dell'ipersostentatore di atterraggio attorno ad un asse, estendentesi in direzione dell'apertura d'ali, nella fase di decollo, rispettivamente di atterraggio. All'estremità posteriore della rotaia di guida 30 tramite un supporto 35 lato-rotaia è articolato girevole un dispositivo di azionamento 29. Questo nella zona terminale del bordo posteriore 22 dell'ipersostentatore mediante un supporto 28 lato-ipersostentatore è fissato in maniera girevole all'ipersostentatore 20 di atterraggio. Con questa disposizione illustrata in questo esempio il dispositivo di azionamento 29, arrestato in posizione neutra, quando si sposta all'indietro 1'ipersostentatore di atterraggio 20 durante la fase di decollo, rispettivamente atterraggio, si ribalta all'indietro su una traiettoria circolare, il che fa aumentare l'inarcatura dell'ala portante. Il dispositivo di azionamento 29 secondo l'invenzione può essere impiegato anche per altri meccanismi adatti per il movimento traslatorio e la variazione dell'angolo del bordo posteriore dell'ipersostentatore di atterraggio, ad esempio costruzioni ad aste.

Il bordo posteriore 22 dell'ipersostentatore nel caso dell'esempio qui rappresentato soltanto tramite la superficie di copertura 23 lato-aspirazione è supportato rigidamente sul naso 21 dell'ipersostentatore. La superficie di copertura 24 lato-pressione rispetto al naso 21 dell'ipersostentatore presenta uno spazio libero di movimento 25 rivestito in modo fluidodinamicamente vantaggioso mediante una copertura 26. In questa disposizione nell'impiego flessibile dell'ipersostentatore di atterraggio 20 durante il volo, quando il dispositivo di azionamento 29 modifica in maniera variabile la distanza fra rotaia di guida 30 e bordo posteriore 22 dell'ipersostentatore e realizza una variazione dell'inarcatura del bordo posteriore — l'escursione verso l'alto è rappresentata a tratto e punto — vengono minimizzate le tensioni nelle superfici di copertura 23, 24 lato-aspirazione e lato-pressione. La piegatura elastica avviene in un intervallo di ± (15-20°), laddove il vertice dell'angolo viene riportato ad una distanza del 10% della locale profondità di profilo dell'ala dal bordo posteriore dell'ipersostentatore di atterraggio e si trova fra superfici di copertura 23-24 lato-aspirazione e lato-pressione.

La figura 2 mostra una configurazione modificata di un ipersostentatore di atterraggio, che è articolato ad un'ala portante 10 è coperto in parte da uno spoiler 11 e si distingue dalla struttura rappresentata in figura 1, in quanto un dispositivo di movimento 29a è montato in corrispondenza del bordo posteriore 22 dell'ipersostentatore fra naso 21 dell'ipersostentatore e supporto 28 lato-ipersostentatore del dispositivo di azionamento 29. Per impedire una fastidiosa influenza del dispositivo di movimento 29a durante l'orientamento in fuori dell'ipersostentatore di atterraggio 20 durante la fase di decollo, rispettivamente di atterraggio, questo nell'esempio di realizzazione è rappresentato tramite un elemento portante 36 flessionalmente rigido ed il cavalletto di supporto anteriore 32 è fissato alla slitta 31 e viene mosso insieme a questa.

Nella figura 3 è rappresentata la struttura del bordo posteriore flessibile 22 dell'ipersostentatore. Una superficie di copertura 24 lato-pressione tramite più ponticelli 24a, che si estendono in direzione dell'apertura d'ali e le cui lunghezze diminuiscono all'indietro, è collegata con la superficie di copertura 23 lato-aspirazione, il cui spessore nell'esempio di realizzazione rappresentato si riduce dalla zona di fissaggio 25a al naso 21 dell'ipersostentatore all'indietro. Una variazione del numero di ponticelli 24a e del dimensionamento della sezione trasversale delle superfici di copertura e dei ponticelli porta ad una variazione della rigidezza del bordo posteriore 22 dell'ipersostentatore.

Claims (18)

1. Rivendicazioni 1. Ala portante (10) con almeno un ipersostentatore (20) di atterraggio, che forma il bordo posteriore dell'ala portante ed è articolato tramite un meccanismo di movimento, con un naso (21) ed un bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore, delimitato da una superficie di copertura (23) lato-aspirazione e da una superficie di copertura (24) lato-pressione, caratterizzata dal fatto che per mezzo di un dispositivo di azionamento (29), articolato all'ipersostentatore di atterraggio (20), il bordo posteriore è piegabile elasticamente.
2. 2. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il naso (21) dell'ipersostentatore è eseguito flessionalmente rigido mentre il bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore è eseguito flessibile.
3. 3. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore è eseguito come combinazione superficie di copertura-ponticello, in cui la superficie di copertura (23) lato-aspirazione e la superficie di copertura (24) lato-pressione sono collegate tramite ponticelli (24a) estendentìsi per l'apertura d'ali.
4. 4. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che lo spessore della superficie di copertura (23) lato-aspirazione e/oppure della superficie di copertura (24) lato-pressione del bordo posteriore dell'ipersostentatore è eseguito variabile in direzione di flusso.
5. 5. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che fra la zona di collegamento di naso (21) e bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore e il supporto (28) lato-ipersostentatore del dispositivo di azionamento (29) è montato un dispositivo di movimento (29a) che esegue concomitantemente il movimento dell'ipersostentatore di atterraggio (20).
6. 6. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la superficie di copertura (23) lato-aspirazione e/oppure la superficie di copertura (24) lato-pressione del bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore sono scorrevoli limitatamente tangenzialmente rispetto al naso (21) dell ·ipersostentatore.
7. 7. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che lo spostamento tangenziale fra naso (21) dell'ipersostentatore e superficie di copertura (23) lato-aspirazione e/oppure superficie di copertura (24) lato-pressione del bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore viene attuato mediante uno spazio libero di movimento (25).
8. 8. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che è eseguita bloccabile la possibilità di movimento rispetto allo spostamento tangenziale della superficie di copertura (23) lato-aspirazione e/oppure superficie di copertura (24) lato-pressione.
9. 9. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il meccanismo di movimento per la fuoriuscita dell'ipersostentatore di atterraggio (20) è eseguito come rotaia di guida (30), sulla quale è movibile all'indietro una slitta (31) accoppiata con il naso (21) dell'ipersostentatore tramite un cavalletto di supporto anteriore (32).
10. 10. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di azionamento (29) è montato fra bordo posteriore (22) dell'ipersostentatore e rotaia di guida (30).
11. 11. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di movimento (29a) è articolato al cavalletto di supporto (32).
12. 12. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterigeata dal fatto che 1'ipersostentatore di atterraggio (20) nella zona del naso (21) è supportato girevole attorno ad un asse estendentesi in direzione dell'apertura d'ali.
13. 13. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che è possibile bloccare la rotazione dell'ipersostentatore di atterraggio (20) attorno all'asse estendentesi in direzione dell'apertura d'ali.
14. 14. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'asse è un primo spinotto fisso (33), che si estende in direzione dell'apertura d'ali e accoppia in maniera girevole la slitta (31) ed il cavalletto di supporto anteriore (32), e il naso (21) dell'ipersostentatore è accoppiato rigidamente con il cavalletto di supporto anteriore (32).
15. 15. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'asse è un secondo spinotto fisso, che si estende in direzione dell'apertura d'ali e collega in maniera girevole il nastro (21) dell'ipersostentatore ed il cavalletto di supporto anteriore (32), e la slitta (3) è accoppiata rigidamente con il cavalletto di supporto anteriore (32).
16. 16. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il bloccaggio della rotazione dell'ipersostentatore di atterraggio (20) viene attuato tramite almeno un primo spinotto di bloccaggio (34) fra la slitta (31) e il cavalletto di supporto anteriore (32).
17. 17. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il bloccaggio della rotazione dell'ipersostentatore di atterraggio (20) viene attuato tramite almeno un secondo spinotto di bloccaggio fra il naso (21) dell'ipersostentatore ed il cavalletto di supporto anteriore (32).
18. 18. Ala portante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tutti i movimenti di rotazione lineari dell'ipersostentatore di atterraggio e il bloccaggio dello spostamento della superficie di copertura sono coordinabili tramite una unità di comando,