CAMPO DE LA INVENCION.- En sistemas de sustentación, propulsión y estabilización de aeronaves tripuladas y no tripuladas, radio control, contraincendios, fotografía, aviones nodriza, supersónicos, ultraligeros, planeadores, etc.

ESTADO DE LA TÉCNICA.- La presente invención puede considerarse continuación de la patente P-201000248. Los aviones tienen poca sustentación a baja velocidad, necesitan usar máxima potencia, grandes alas con hipersustentadores para el despegue y aterrizaje, son peligrosos por su alta velocidad junto al suelo, utilizan pesados trenes de aterrizaje, necesitan grandes aeropuertos, costosas pistas y no efectúan el despegue vertical. Los helicópteros son lentos, caros, pesados, complejos y tienen poca autonomía. Los aviones VTOL y SVTOL actuales, Harrier, V-22, etc., o con toberas ori entables o no, son poco seguros, inestables, difíciles de controlar y no tienen gran alcance ya que no aprovechan eficientemente la energía de las turbinas a baja altura y a baja velocidad. La presente invención combina varios sistemas para poder producir la sustentación y estabilización.

OBJETIVO DE LA INVENCION. Aportar un sistema VTOL utilizando simultáneamente distintos sistemas de sustentación, estabilización y control. Permitiendo el VTOL con gran peso, autonomía, velocidad, estabilidad, suave transición y seguridad aunque falle algún elemento sustentador. Es mas ecológico, con lo cual se protege el medio ambiente

Usar aire a presión almacenado y sencillos y livianos volantes de inercia que permiten almacenar y aplicar la energía externa y auxiliar durante el modo VTOL.

Añadir rotores de palas o de alas giratorias sustentadoras.

Aportar gran estabilidad usando los rotores girando a altas velocidades, aletas oscilantes, rotores, fanes, chorros de aire sobre el borde ataque de las aletas de control.

Eliminar los hipersustentadores, grandes alas y pesados y complicados trenes de aterrizaje, sus sistemas y complejos y los costosos aeropuertos.

Colocar turbinas de gas en o debajo del centro de gravedad de la aeronave además de en los lugares típicos. Usar unos flaps compensados deflectores detrás de las turbinas. Usar unos motores turbofanes que portan integradas unas aletas abisagradas.

Usar turboejes, APU, turbinas, miniturbinas, microturbinas con potentes generadores de imanes permanentes de tierras raras a altas rpm y motores eléctricos potentes y livianos.

Usar baterías de carga y descarga rápida, pilas de combustible o ultracondensadores y potentes generadores eléctricos de alta relación potencia/peso. DESCRIPCION DE LA INVENCION. Sistema y procedimiento sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical consiste en aplicar simultáneamente y combinados como sustentadores durante el tramo inicial del ascenso y al final del descenso: a) unos fanes o turbinas eléctricas, EDF, accionadas por motores eléctricos alimentados o impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU, turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible o baterías y b) al menos un rotor de palas externas y/o de alas giratorias a mediana o alta velocidad alimentados o impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU, turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías, eléctrica, neumática, hidráulica o mecánicamente, y/o c) el flujo de los motores dirigido hacia abajo y/o d) chorros de aire a presión inyectado sobre bordes de ataque de aletas de control, y/o e) chorros de agua y/o f) complementados con la sustentación aerodinámica producida durante el avance frontal de la aeronave. En tierra se usa preferentemente GPU y/o grupo neumático para acelerar los volantes de inercia. En ascenso la sustentación aerodinámica se irá incrementando suave y paulatinamente, hasta ser igual o superior al peso de la aeronave. En ese momento se deja solamente la configuración standard o convencional de propulsión y sustentación aerodinámica. En el descenso la sustentación aerodinámica se reduce hasta que esta es totalmente producida por los rotores y/o fanes o por el flujo vertical de las turbinas y/o hasta que se posa en el suelo. La transición empieza con la aplicación de empuje horizontal, y en el descenso en el último tramo y faltando poco para la llegada al suelo. El descenso y la subida con pesos bajos se puede efectuar verticalmente sin la contribución de la sustentación aerodinámica, es decir con los motores propulsando horizontalmente. Los rotores, turbofanes, turbohélices o múltiples fanes aplican su sustentación o su resultante preferentemente en, próxima o sobre el centro de gravedad de la aeronave. Dos o más fanes sustentadores, aletas oscilantes o chorros de aire estabilizadores y controladores se colocan en dos o mas puntos periféricos en un plano normal al eje vertical de la aeronave para estabilizarla. Los rotores a altas velocidades también pueden proporcionar una gran estabilidad por su rigidez giroscópica al actuar como volantes de inercia. Pueden distribuirse varios fanes sustentadores y/o estabilizadores por los distintos extremos o periferia de la aeronave. La aeronave se eleva con energía auxiliar no propulsora ni de emergencia hasta un bajo nivel en el que se inicia la propulsión de gran potencia y efectiva al no tener que usar los motores para sustentar. La sustentación se puede incrementar lanzando hacia abajo por unas toberas agua almacenada en unos depósitos y/o en las cámaras de los volantes de inercia, e impulsada por aire a presión.

En este texto se usan rotores de palas externas, rotores de grandes palas como los helicópteros, rotores de alas giratorias, o rotores de pequeñas palas o pequeñas hélices. Utilizando hélices carenadas o fanes, EDF, también llamados turbinas eléctricas en aeromodelismo, evitando la palabra "ventilador" por estimar es menos apropiada.

El sistema puede elevar aeronaves con elevado peso específico, la media actual es de unos 200 kg/m ³ , pudiendo doblar por ejemplo la del A-321 que es de unos 150 kg/m ³ .

Los rotores y volantes de inercia aplican eficazmente entre unos 30 a 120 segundos la energía almacenada en ellos en tierra y antes del despegue. Dichos rotores y volantes se pueden realimentar o reenergizar según van cediendo la energía almacenada.

Los fanes y las alas giratorias pueden ser: Helicoidales o bien lenticulares, discoidales, lenticulares de superficies plano-convexas, ovaladas, ovaladas de supereficies plano-convexas con unas ranuras pasantes inclinadas y unas aletas adjuntas sobresalientes o con unos rebajes inclinados paralelos entre. Las ranuras y aletas pueden extenderse hasta la periferia. Los helicoidales pueden estar formados por uno o por dos álabes independientes. Las alas pueden ser ovaladas, rectangulares o triangulares con las esquinas y aristas redondeadas, giran alrededor de su eje vertical, que es el de simetría, y se blocan en la posición de alas convencionales o transversales. Las aletas y/o ranuras no producen par de giro ni resistencia cuando están paradas y alineadas con la dirección de vuelo. Las aletas pueden ser tanto más anchas, altas o inclinadas cuanto mas próximas están del eje de giro. Las aletas pueden portar una subaleta en su extremo mas interno y girar y extenderse durante el giro del ala por la acción del aire. Las alas giratorias ovaladas y las rectangulares equivalen a dos anchas palas de rotor, con secciones romboidales o de trapecio y las aristas redondeadas, en las cuales la sustentación se produce con los cantos inclinados debido a la alta velocidad utilizada. Las de sección de trapecio añaden entre el canto del borde de salida y la zona superior unos conductos y unas válvulas de chapaleta flexibles que abren por succión, también pueden tener articulados y giratorios los tramos de los bordes de entrada y de salida de la pala con un fleje que tiende a mantenerlos elevados. Estos tramos cuando giran las palas se colocan horizontales por la acción del aire de la marcha. Otra variante usa una aleta en el canto de los bordes de salida, la cual en avance se extiende y deflecta el flujo de aire hacia abajo. También pueden consistir en perfiles NACA 0004 al 0008 o NACA 2204 al 2208 o del NACA 2304 al 2308 o similares. Las palas y aletas pueden ser fijas y por la alta velocidad usada de muy pequeño paso y generalmente de poco espesor, de este modo apenas ofrecen diferencia de resistencia o de sustentación entre ellas en vuelo horizontal. Las alas giratorias pueden portar múltiples aletas periféricas sobre las que se les impulsa o succiona aire tangencialmente por un conducto desde los turbofanes, GPU y APU.

Las alas giratorias pueden portar palas radiales, al menos una de ellas se extienden automática y centrífugamente retrayéndose mediante muelles, en el caso de retraerse una sola, la otra que es la opuesta, permanece extendida y fija actuando como veleta. Las palas también pueden extenderse mediante un motor o actuador. Puede no recogerse totalmente una de ellas que actuará como veleta. El ala giratoria en vuelo horizontal puede quedar fija o libre y accionada con los motores.

Las dos palas de los rotores y fanes pueden ser independientes y girar entre sí, al accionar una pala con el eje impulsor se arrastra la otra a 180° mediante unos trinquetes. En reposo automáticamente un muelle y el aire de la marcha direcciona a ambas palas como veletas. Las palas tienen longitudinalmente, o en sus extremos, bordes de ataque y de salida con perfil aerodinámico.

Una de las palas de los fanes y de los rotores pueden ser de tamaño reducido o pueden tener unas aletas en una de las palas, paralelas o perpendiculares al plano de giro y un contrapeso interno en la opuesta. Ambas palas tendrán un empuje similar y un contrapeso y, en reposo se direccionarán con el aire de la marcha.

La aeronave puede portar dos largueros externos laterales entre las puntas de dos alas tipo canard y los estabilizadores horizontales, o entre cuatro alas, los cuales soportan fanes y rotores, en reposo se introducen, se adosan a los mismos o se orientan a modo de veletas.

Las alas giratorias semilenticulares tienen la cara superior convexa y la inferior plana o de mayor curvatura, con perfiles similares a los NACA 2206 y NACA 2306.

Las palas de los rotores, las palas y aletas de las alas giratorias y de las alas giratorias lenticulares, discoidales, lenticulares de superficies plano-convexas, ovaladas, ovaladas de superficies plano-convexas serán preferentemente fijas, pero pueden ser inclinables, de paso variable y pueden o no estar torsionadas longitudinalmente.

Las alas giratorias una vez en reposo se direccionan automáticamente dejando una pala o parte de ella extendida o con un actuador motor o martinete que sujeta o bloquea una porción excéntrica del eje del ala giratoria.

Al borde de ataque del ala giratoria se le puede añadir un perfil aerodinámico que le proporciona mínima resistencia aerodinámica, ese perfil suplementario consiste en un perfil añadido: a) en una zona del ala giratoria que actuará de borde de ataque de la misma con perfiles NACA 2206 y NACA 2306 o similares, b) delante del ala giratoria y sujeto al fuselaje de la aeronave mediante montantes, c) en un ala que rodea al ala giratoria en aproximadamente su tercio delantero y en la que queda aerodinámicamente integrada o d) en aeronaves ala delta el ala giratoria se integra aerodinámicamente y forma parte de dicho ala.

La aeronave puede adoptar forma convencional, triangular, de ala volante, de ala delta o utilizar cuatro alas dos delanteras y dos traseras.

Los fanes eléctricos pueden girar en sentido contrario al rotor principal y al menos uno de los fanes eléctricos es giratorio o inclinable, usándose para sustentar y/o propulsar durante el vuelo horizontal y para compensar el par de giro si falla uno de los rotores.

Los fanes corrigen rápidamente y pueden complementarse con los chorros de aire. Los chorros de aire pueden incidir sobre las aletas de control usadas en vuelo horizontal.

Uno o mas fanes o rotores accionados con motores eléctricos o aletas oscilantes en la cola, en aletas canard y en las puntas de las alas estabilizan respecto al eje transversal, vertical y longitudinalmente, y pueden ser simultáneamente sustentadores, estabilizadores y propulsores. Pueden usarse fanes axiales o centrifugoaxiales. Para la corrección hay que tener en cuenta la precesión. Pueden usarse parejas de fanes en contrarrotación.

La aeronave puede portar turbofanes adicionales sustentadores y propulsores en zonas periféricas o posteriores de las aeronaves.

Los motores propulsores pueden girar 90° alrededor del eje transversal impulsados por aire a presión, unos vástagos y pistones de unos cilindros, regulando el flujo unas válvulas o pueden lanzar el flujo sobre una placa deflectora a la entrada y otra a la salida para dirigirlo hacia abajo. Las turbinas con toberas orientables o vectoriales se pueden situar debajo del centro de gravedad de la nave o próximas a este y en el lateral del fuselaje, aunque también se pueden colocar en la cola. Los motores turbofanes pueden añadir unos deflectores consistentes en una prolongación superior hacia atrás del cowl a modo de visera, y una prolongación en la zona delantera inferior del cowl articulada y giratoria 45° o mas alrededor de un eje transversal en su arista trasera succiona el aire de la zona superior durante el vuelo vertical. Los motores propulsores pueden lanzar el flujo sobre unos flaps de ala o flaps compensados aerodinámicamente los cuales girados al menos 45° alrededor de su ejes deflectan el flujo de las turbinas hacia abajo y ligeramente hacia delante. Unas turbinas giratorias escamoteables giran y se extienden fuera del fuselaje para propulsar, retrayéndose y alojándose en el fuselaje cuando no se utilizan. Aletas, placas, flaps o turbinas se giran con motores o actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

Pueden usarse indistintamente motores turbofanes, turbohélices, alternativos, turbinas eléctricas EDF, etc. El vuelo horizontal se puede realizar solo con turboejes. Los turbofanes se pueden usar como fuente auxiliar, APU, etc., como sustentadores en modo VTOL, y como propulsores si fallan los otros turbofanes. Pueden usarse indistintamente motores turbofanes, turbohélices, alternativos, turbinas eléctricas EDF, etc.

Los motores eléctricos de cada zona se pueden alimentar de fuentes independientes. Las alas giratorias del tipo de volante de inercia pueden ser compactas o huecas y almacenan la energía que se aplica con transmisiones mecánicas, hidráulicas, neumáticas o eléctricas de las turbinas de gas y de los carrillos de tierra, APU o turboejes con o sin embragues. Se pueden usar rotores secundarios en alas, estabilizadores y aletas canard girando en sentido contrario al principal. Todos aportan gran estabilización horizontal

Pueden usarse dos rotores de palas o alas giratorias en contrarrotación, estas últimas con sus correspondientes aletas o palas extensibles. Dichas palas o alas se pueden adosar entre si y longitudinalmente al fuselaje mediante un machihembrado en cuña del eje, o eje externo. Puede añadir un pequeño tercer rotor para corregir y estabilizar el rumbo.

Al menos un rotor y su motor se puede adosar o colocar longitudinalmente sobre y/o bajo el fuselaje, alas y plano del estabilizador horizontal y/o en unos elementos ojivales aerodinámicos o nervios colocados paralelos al eje longitudinal de la aeronave en unas alas delanteras y en otras posteriores o estabilizadores horizontales, pudiendo sobresalir, extender o prolongarse hacia atrás por el borde de salida y/o hacia delante por el borde de ataque. Las palas pueden tener las puntas o zonas mas externas ligeramente inclinadas hacia el fuselaje, al que se adosarán cuando se retraigan los rotores.

La aeronave puede adoptar forma de platillo volante con dos alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación y entre ellas el fuselaje el cual porta las turbinas y adopta forma lenticular-anular con la zona central parcialmente hueca para dejar circular el flujo de aire creado por las aletas y ranuras de las alas giratorias, o bien, porta un fuselaje semiovoidal en la zona inferior bajo ambas alas.

Una variante porta alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación y con álabes radiales, el fuselaje de forma semiovoidal se coloca en la zona inferior y son impulsadas mecánicamente por las turbinas. La estabilidad se controla mediante chorros de aire. El aire entra por la zona superior y es lanzado centrífuga y axialmente hacia abajo.

Los volantes de inercia pueden ser compactos o con una cámara de agua u otro líquido en su interior que se usa como masa inercial, y puede estar dividida por uno o mas tabiques internos diametrales, siendo impulsados o alimentados con GPU, APU o turboejes, turbofanes, turbohélices o conexión a un registro en el suelo en el lugar de despegue y una transmisión mecánica, hidráulica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores y en caso de emergencia con baterías de carga y descarga rápida, pilas de combustible o ultracondensadores y generadores eléctricos de alta relación de potencia/peso. Estos volantes de inercia se aplican, unen o alimentan a los rotores de palas y alas volantes, y a los fanes eléctricos mediante generadores y motores eléctricos o instalaciones mecánicas o hidráulicas y embragues y reductores de rpm. Múltiples rotores de alas giratorias, se pueden equiparar a los volantes de inercia y pueden colocarse integrados en unas alas longitudinales situadas en los laterales del fuselaje, o en las alas y aletas canard y estabilizadores horizontales de los aviones convencionales, alas delta o alas volantes. El agua utilizada puede lanzarse al exterior impulsada hacia abajo por el aire a presión, aprovechando la fuerza de reacción que se crea, mediante una válvula que es actuada eléctricamente. El agua se recupera durante o al final del vuelo mediante los separadores de agua de las turbinas. Unos reductores de velocidad reducen las rpm de los volantes de inercia, y sus ejes se acoplan y accionan los rotores incrementando su energía y sustentación. Los volantes pueden tener el eje de giro paralelo al eje transversal de la aeronave, o paralelo al eje vertical y girar en sentido contrario al rotor principal.

Se usan motores y generadores eléctricos de imanes permanentes de tierras raras, neodimio boro hierro, de samario cobalto o similares, los generadores giran a las altas velocidades de las turbinas, miniturbinas, etc. aplicándolos directamente a los mismos, o a través de una pequeña reducción de rpm: La corriente de alta frecuencia generada se rectifica y se aplica a los motores de CC, o de CA de baja frecuencia a través de un inversor. La alta o rápida respuesta de los fanes eléctricos facilita las correcciones en casos de turbulencia, esto se hace ajustando la frecuencia, voltaje o intensidad. Se usan motores inrunners o outrunners.

Los motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos refuerzan la energía mecánica, eléctrica etc. aplicada a las alas giratorias, rotores y volantes de inercia. La energía de los ultracondensadores se puede utilizar en aviones militares para alimentar armas de energía dirigida: Láseres de estado sólido y rayos microondas de alta energía. Una caja de engranajes facilita la suma de las energías de los distintos ejes o motores y la aplica a un eje común de los rotores y fanes. Si las alas giratorias o rotores se accionan con motores eléctricos, se añadirá dicha energía directamente a los mismos. Los eléctricos pueden aplicar los estatores de varios motores sobre el eje de los rotores.

En los despegues se puede aplicar energía eléctrica externa mediante un largo cable que puede estar soportado por un largo poste o por un globo cautivo. Unos aviones nodriza pueden alimentan eléctricamente a la aeronave durante la subida. Puede alimentarse eléctricamente por el cable eléctrico desde un helicóptero. Puede alimentarse eléctricamente con dos cables eléctricos mediante las anillas o ganchos deslizantes con escobillas que se deslizan sobre los cables de alimentación soportados entre los postes. Puede usarse un cable eléctrico soportado por un brazo giratorio sobre una torre, soportado por un cable cautivo. En todos estos casos los cables eléctricos son de suelta rápida.

El aire a presión de las botellas y del armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave impulsa unas turbinas que accionan directamente los rotores, fanes o unos generadores eléctricos. Se recargan con aire a presión durante el vuelo. El aire a presión también puede inyectarse sobre las aletas de control y estabilización y sobre flaps y timones de profundidad para producir sustentación.

Mediante brújulas, GPS, giróscopos y acelerómetros se detectan los cambios de altura, actitud respecto a la horizontal y al rumbo, generándose unas señales en unos microprocesadores o microcontroladores, con el correspondiente software, actuando sobre motores eléctricos y servomandos accionando fanes, aletas, flujo de aire o controles de vuelo.

Los fanes EDF pueden usar persianas, las superiores consisten en unas aletas basculantes alrededor de un eje excéntrico que abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha, manteniéndose horizontales mediante unos topes cuando están cerradas. Las de la zona inferior constan de aletas flexibles o rígidas y giran alrededor de una arista e igualmente abren automáticamente con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha. Los fanes eléctricos se sustituyen por pequeñas alas giratorias o discos, de aletas y ranuras, cuya superficie queda a ras con la de las alas, aletas o fuselaje.

Pueden usarse varios volantes de inercia girando en sentido contrario por parejas para evitar el efecto giroscópico o girando en sentido contrario al del rotor principal, utilizando motores-generadores reversibles integrados en los mismos, con imanes permanentes de tierras raras, neodimio boro hierro, y el rotor de fibras o piezas de tejido de carbono o vidrio o de nanotubos de carbono o silicio. El volante de inercia, el árbol y el rotor del motor generador puede formar una única pieza.

Una variante usa un ala giratoria con unas aletas radiales en una cara y una cubierta o carcasa con forma de casquete esférico con un orificio central superior o ranuras radiales de entrada de aire, discurriendo el flujo de aire entre ambos y saliendo lanzado centrífugamente y después axialmente hacia abajo por las zonas laterales inferiores.

Las palas de los rotores, alas giratorias, volantes inercia y el resto de la estructura de la aeronave pueden ser de fibra de carbono o vidrio, de materiales compuestos de fibras o piezas de tejido embebidas en una matriz plástica, epoxi, etc. fibra de vidrio, carbono, vidrio- aluminio, grafito-kevlar, kevlar y similares, usadas también en la estructura tubular y en las botellas de aire comprimido, palas, alas giratorias y volantes de inercia. Las fibras pueden estar tejidas entrecruzadas o bobinadas a 30, 45 o 90° entre si. Se pueden utilizar nanotubos de carbono o silicio. Usando planchas o piezas de tejido de fibra de carbono y/o vidrio alternadas y embebidas en una matriz plástica, epoxi, etc.

Los volantes de inercia pueden rotar en cámaras de vacío, y estos y los rotores usarán preferentemente cojinetes de alta velocidad de bolas cerámicos o similares por su simplicidad, bajo peso y coste, ya que debido al poco tiempo de uso el calentamiento que se produce es mínimo. También pueden refrigerarse antes del despegue con nitrógeno líquido. Los volantes de inercia también pueden usar cojinetes de aire o magnéticos. Los rotores principales pueden girar entre 200 y 5000 rpm y los volantes de inercia entre unas 2000 y 120000 rpm, aproximadamente dependiendo de sus dimensiones y de su uso.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave con el sistema de la invención.

Las figuras 2, 3, 22, 27 y 30 muestran vistas esquematizadas y en alzado de variantes de la aeronave de la invención.

Las figuras 6 a la 7A muestran vistas esquematizadas, parciales y seccionadas de variantes de alas giratorias.

Las figuras 3, 15 y 16 muestran vistas esquematizadas en alzado y parcialmente seccionada de variantes de aeronaves.

Las figuras 4 y 5 muestran vistas en alzado de alas o fanes helicoidales.

Las figuras 8, 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F y 35 muestran vistas esquematizadas y seccionadas de palas de rotor o de alas giratorias.

Las figuras 10 y 10A muestran tramos de variantes de rotores de palas extensibles. Las figuras 11, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 28A y 29 muestran vistas esquematizadas y en planta de variantes de aeronaves con el sistema de la invención.

Las figuras 12, 24 y 25 muestran vistas en planta de variantes de alas giratorias.

La figura 14 muestra una vista en planta de unas alas altas y un rotor.

La figura 26 muestra una vista en alzado de un ala giratoria y sistemas relacionados. Las figuras31 , 32 y 33 muestran vistas parciales y seccionadas de variantes de fanes.

La figura 34 muestra una vista parcialmente seccionada de una aleta oscilante.

La figura 35 muestra una vista de una porción de rotor del ala giratoria.

Las figuras 36, 37 y la 38 muestran vistas de hélices de fanes o rotores.

La figura 39 muestra una variante de un conjunto impulsor de un rotor Las figuras 40 a la 43 muestran vistas de sistemas de suministro eléctrico complementarios.

La figura 44 muestra un diagrama de bloques de un sistema eléctrico alimentador de los motores de rotores y fanes.

La figura 45 muestra un diagrama de bloques con los distintos sistemas de sustentación.

La figura 46 muestra curvas de sustentación de los distintos sistemas utilizados en el sistema de la invención.

DESCRIPCION MAS DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención, figura 1, muestra el fuselaje (1) de la aeronave, el ala lenticular giratoria alrededor de su eje de simetría y sustentadora (2d) la cual porta las aletas sobresalientes (2h) y las ranuras (2f) y gira soportada y accionada por el eje (3). Utiliza las parejas de fanes estabilizadores y sustentadores (9) con las persianas (25) en las aletas canard (48) y en las aletas del estabilizador (57) y los turbofanes giratorios o inclinables (4d). El ala giratoria es accionada mecánica, neumática y/o eléctricamente con volantes de inercia, APU, motores propulsores, baterías, etc. El ala giratoria puede sustituirse por un rotor de dos palas preferentemente rígidas.

La figura 2 muestra el fuselaje (1) el ala lenticular giratoria sustentadora (2d), el turbofan inclinable (4d) impulsando el flujo hacia abajo, la aleta canard (48), la aleta oscilante (67) que puede ser propulsora, el fan (5) compensa el par del rotor, los fanes (9) actúan en ambos sentidos. Los flechas muestran las fuerzas de sustentación y estabilización. Puede añadir unas toberas (15) por donde se lanza agua a presión hacia abajo.

La figura 3 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el eje (3) del ala lenticular giratoria (2d) con aletas radiales laterales (54) y cubierta con la carcasa en forma de casquete (88). El flujo de aire es succionado por el orificio superior (48b) o ranuras radiales no mostradas en la figura, siendo lanzado centrífugamente entre la carcasa y el ala giratoria (2d), saliendo por la abertura periférica inferior (48c). Esta disposición de ala puede estar integrada en un fuselaje tipo ala delta o similar. El flap compensado aerodinámicamente (18) girado al menos 45° alrededor de su eje (18a) y dirige el flujo hacia abajo y ligeramente hacia delante produciendo parte de la sustentación.

La figura 4 muestra el fan helicoidal o ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior o borde de ataque (2h), la aleta inferior o borde de salida (2g) y la ranura o canal inclinado (2f) creado entre ambas. Tiene sus caras horizontales y paralelas. Puede estar formado por una o dos alas o alabes independientes. La figura 5 muestra el fan helicoidal o ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior o borde de ataque (2h), la aleta inferior o borde de salida (2g) y la ranura o canal inclinado (2f) creado entre ambas. Ambas aletas sobresalen hacia arriba y hacia abajo respectivamente. Puede estar formado por una o dos alas o álabes independientes.

La figura 6 muestra la porción del ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior

(2h), la aleta inferior (2g) y la ranura inclinada (2f). Las flechas muestran el desplazamiento del ala y del flujo de aire por la ranura. Una aleta puede ser opcional.

La figura 7 muestra la porción del ala giratoria sustentadora (2d) con la ranura inclinada (2f) con el rebaje superior (2k) y el inferior (2c). Un rebaje puede ser opcional.

La figura 7 A muestra la aleta inclinada retraída (2h) por el fleje (a), la cual se extiende y eleva al girar el ala giratoria (2d) y presionar el aire sobre la subaleta (b)

La figura 8 muestra una pala de rotor o de ala giratoria del tipo rectangular u ovalada (2m) de sección romboidal, que genera la sustentación por sus cantos inclinados y la alta velocidad de giro. La inclinación de los cantos depende de la velocidad de uso.

La figura 8 A muestra una pala de ala giratoria del tipo rectangular, ovalada de superficies plano-convexas (2n) de sección de trapecio, que genera la sustentación por sus cantos inclinados y por la alta velocidad de giro. Esta es igual y simétrica a la pala opuesta respecto al plano perpendicular que las separa. La inclinación de los cantos depende de la velocidad de uso. Los tramos articulados (19) giran alrededor de los ejes (21) con los flejes (23) que tienden a mantenerlos elevados. El tramo retrasado se pone horizontal por la acción del flujo de aire.

La figura 8B muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2p), la cual añade en la zona posterior y comunicando el canto con la cara superior uno o mas conductos (6) con válvulas de chapaleta flexibles (7) que abren por succión del flujo de aire. La figura 8C muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2q), la cual añade en la zona posterior y comunicando el canto con la cara superior uno o mas conductos (6) con válvulas de chapaleta flexibles y angulares (8) que abren por succión del flujo de aire.

La figura 8D muestra una pala de rotor o de ala giratoria seccionada, de perfil simétrico (2i), NACA 0002 o similar, para alta velocidad.

La figura 8E muestra una pala de rotor o de ala giratoria seccionada de perfil (2j)

NACA 2202 o similar, para alta velocidad.

La figura 8F muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2r) con la aleta giratoria (7a) en el canto del borde de salida que se retrae si recibe el aire frontal y se extiende si actúa de borde de salida enviando el aire hacia abajo y produciendo sustentación. La figura 9 muestra dos rotores en contrarrotación de sección de trapecio y adosados. La figura 10 muestra la pala inferior (2b) unida al eje impulsor con el triquete (12) haciendo tope con el diente (11), este forma parte del eje externo (2a), un muelle y la acción del aire de marcha la mantiene en reposo. Al ser impulsado el eje, la pala superior (2a) se retrasa y hace tope con el trinquete opuesto (12). Se puede usar en rotores y en fanes.

La figura 10A muestra la pala inferior (2a) que forma parte del eje externo y del trinquete (11), en reposo este trinquete hace tope con la pala superior (2b) unida al eje interno e impulsor. Al ser impulsado el eje, la pala inferior (2a) se retrasa y hace tope en el extremo opuesto del trinquete (11). Es aplicable a rotores y a fanes.

La figura 11 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el ala giratoria ovalada (2t) con las palas (2u) que se extienden automáticamente por la fuerza centrífuga, tirando del muelle (13) en el alojamiento (14),los turbofanes (4a) con aletas deflectoras integradas al cowl,. la delantera o inferior (17) y la superior o posterior (19) accionadas con los actuadores (20), los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9d) en las aletas canard (48) y estabilizadoras (57).Por el conducto (87) se insufla aire de las turbinas y el almacenado sobre las aletas de control y estabilización (5b, 5c y 5d) y del flap (18f) y del timón de profundidad (18e) y se contrarresta el par de giro del ala giratoria durante el desplazamiento vertical.

La figura 12 muestra un ala giratoria ovalada (2t) con aletas (2f) y ranuras (2h). Este tipo de ala se coloca longitudinalmente encima del fuselaje de la aeronave.

La figura 13 muestra el fuselaje de la aeronave (1), los turbofanes (4a), los rotores lenticulares (2d): el principal, dos en las aletas canard, dos en las alas y dos en los estabilizadores que giran en sentido contrario al principal proporcionan la estabilización horizontal. Las alas forman parte del perfil aerodinámico fijo (2s) delante del ala giratoria principal. Todos los rotores mantienen su plano de giro y estabilidad con mínima resistencia, al estar integrados en alas o aletas de la nave. Se utilizan como los volantes de inercia .

La figura 14 muestra el fuselaje de aeronave (1) tipo ala alta, las palas del rotor (2) superpuestas y alojadas en las alas (47) y los fanes estabilizadores (9). La figura 15 muestra el fuselaje (1) de una aeronave tipo platillo volante con alas giratorias en forma de casquetes esféricos (2d) en contrarrotación a ambos lados del fuselaje, el cual adopta forma lenticular- anular con la zona central hueca para dejar circular la corriente de aire creada por las aletas y ranuras (2h y 2f) de las alas giratorias. Las alas son impulsadas por la turbina (4), el eje o árbol de transmisión (34) y el conjunto o caja de engranajes (31). La estabilización se efectúa mediante los fanes (9 y 9a) y/o los chorros de aire (59) y el control del rumbo con la aleta (5f). La figura 16 muestra el fuselaje (Ib) de una aeronave tipo platillo volante con alas giratorias en forma de casquetes esféricos (2d) en contrarrotación y con los álabes radiales (54a y 54b), el fuselaje (le) de forma semiovoidal se coloca en la zona inferior y son impulsadas mecánicamente por la turbina (4). La estabilidad se controla con chorros de aire. Las flechas muestran la entrada de aire y su lanzamiento centrifuga y axialmente.

La figura 17 muestra el fuselaje (1) de la aeronave ala delta con dos alas helicoidales giratorias (2d) integradas, cada una con dos alabes independientes y en contrarrotación para eliminar el par de giro, rotor de palas opcional (2), turbinas (4a) con aletas deflectoras integradas y fanes (9d) y chorros aire (59 y 59a) estabilizadores y sustentadores. Las palas del rotor se adosan al fuselaje en vuelo horizontal cuando se baja el rotor.

La figura 18 muestra una aeronave con ocho rotores volantes de inercia (2d) integrados en las alas longitudinales (81) en el estabilizador y en los laterales del fuselaje (1) impulsados con flujo de las turbinas (4) por los conductos (23) y los turbofanes (4a)..

La figura 19 muestra el fuselaje (1) de una aeronave del tipo de cuatro alas fijas dos delanteras (48a) y dos traseras (57a) con dos alas giratorias ovaladas o plano-convesas (2t) en contrarrotación entre las cuatro alas. Produce la sustentación con la inclinación de los cantos de cada una de las dos palas en que se dividen o con palas extensibles, aletas, rebajes o ranuras no mostradas. Añade los turbofanes (4) y los fanes (9d) .

La figura 20 muestra el fuselaje (1) de una aeronave con dos alas delanteras (48a) y dos traseras (57a), turbinas de gas (4). Portando sobre y bajo el fuselaje unos rotores y en las puntas de las alas. Ampliado se ve un corte de la pala especial de los rotores del fuselaje. Las palas de las hélices delanteras portan un contrapeso interno (86) en una pala y en la otra unas aletas laterales (71) o la transversal (72). Las hélices posteriores tiene una de las palas de menores dimensiones están compensadas con contrapesos (86) y están aerodinámicamente con una mayor superficie o ángulo de ataque. El corte A-A muestra una sección típica de fuselaje, con la base plana. Los rotores se pueden sustituir por alas giratorias.

La figura 21 muestra el fuselaje (1) de una aeronave con dos delanteras (48a) y dos traseras (57a), turbinas de gas (4) portando sobre y bajo el fuselaje y los elementos ojivales (22b) los elementos ojivales sobresalientes por borde de ataque y de salida de las alas, en donde se adosan o introducen los rotores (2). Los rotores mas externos serán estabilizadores.

La figura 22 muestra una aeronave con alas delanteras y traseras (48a y 57a), portando sobre y bajo el fuselaje (1) y las alas los rotores (2), elementos ojivales (22a, 22b). turbinas de gas (4), giran 90° accionadas por el vástago y pistón del cilindro (4p) y el aire a presión y retardado por las válvulas (4v). Los rotores mas externos son estabilizadores. La figura 23 muestra una aeronave con alas delanteras y traseras (48a y 57a), turbinas de gas (4), portando adosados o introducidos longitudinalmente sobre y bajo el fuselaje (1), alas y los largueros (22) los rotores (2). Los rotores mas externos serán estabilizadores.

La figura 24 muestra el ala giratoria (2d), con las palas o alabes extensibles (2v) las cuales se extienden al accionar el rotor girando el piñón (26) y con este las correderas o piñones lineales (28). Invirtiendo o educiendo la velocidad del piñón las palas se retraen. Los rotores mas externos serán estabilizadores.

La figura 25 muestra el ala giratoria del tipo volante de inercia (2d) impulsada por aire del GPU (50) y/o turbofan (4) y el conducto (23) sobre las aletas periféricas (29).

La figura 26 muestra las alas giratorias (2d) en contrarrotación, con las palas extensibles (2v y 2u), impulsadas por la turbina de gas (4), el motor eléctrico (32), el volante de inercia complementario (40) accionado por el APU (60a) o neumático del registro de tierra (84a) que accionan la turbina (45a) y a través del reductor (55a). El volante puede llenarse y vaciarse de agua con la motobomba (41) y la electro-válvula (42), el agua se descarga hacia abajo a alta velocidad. El carrillo de tierra (50) y la conexión eléctrica al registro (84) en el suelo accionan el motor eléctrico (32a) que acelera el volante de inercia (40a) y de este se alimenta al motor eléctrico (32b) que impulsa los ejes (3) mediante la caja de engranajes (31). Muestra los embragues opcionales (31a, 31b y 52). Desde la estructura tubular (44), grupo neumático (46) y de las botellas de aire comprimido (43) se envía aire a presión a la turbina (45) para accionar mecánicamente las alas giratorias. El aire a presión se envía por el conducto (33) para impulsar el agua almacenada en un depósito o en la cámara de los volantes de inercia, lanzándose al exterior por las toberas (15) de la figura 2.

La figura 27 muestra una aeronave con el eje (3) de un rotor formado por dos palas independientes (2a y 2b) extendidas, accionado por el volante de inercia (40) complementario que gira en sentido contrario al rotor y está unido al mismo mediante el reductor de revoluciones (55a). La turbina (4) impulsa el flujo sobre el flap de ala (18c).

La figura 28 muestra una aeronave con el rotor de dos palas (2a) anchas e independientes direccionadas hacia atrás por la acción del aire de la marcha, giratorias alrededor del eje (3). Las palas están conformadas longitudinalmente con perfil aerodinámico, según lo muestra el borde de ataque delantero (89).

La figura 28 A muestra el fuselaje de la aeronave (1), los turbofanes (4) y los rotores de dos palas (2a) independientes que giran alrededor de los ejes (3a) y se direccionan hacia atrás por la acción del aire de la marcha. Estos están montados a lo largo del fuselaje y de las cuatro alas (48a y 57a), sobre y bajo los mismos. La figura 29 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el ala lenticular o helicoidal (2d) y su eje (3). Añade los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9) en las aletas estabilizadoras (57) y en el ala delantera conformadora del perfil aerodinámico (2s) para el ala giratoria. El ala puede ser impulsada mecánicamente o bien impulsando aire con toberas inclinadas desde el ala o perfil delantero e incidiendo sobre aletas periféricas.

La figura 30 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el ala lenticular giratoria (2d). Añade el fan (5) que contrarresta el par del ala giratoria y estabiliza el rumbo y los fanes giratorios (9d) propulsando la aeronave, las turbinas de gas (4), las miníalas deflectoras (80) y los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9) en el ala delantera conformadora del perfil aerodinámico (2s) y en aletas (57). El perfil (2s) es soportado por el montante (2p).

La figura 31 muestra el fan (9) y en la zona superior las persiana formada por las aletas basculantes (25) alrededor del eje excéntrico (25a) que abren automáticamente con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha que incide sobre la zona de la aletas de menor superficie en que las divide el eje, los topes (25b) las mantiene horizontales cuando están cerradas. En la zona inferior se colocan unas aletas flexibles o rígidas (25c) e inclinables mediante el eje de giro (25d) en una arista que igualmente abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha. No se muestran los montantes de soporte.

La figura 32 muestra un ala o aleta con el fan (9) succionado aire al abrir automáticamente la aleta basculante excéntrica superior (25). En la zona inferior porta las aletas (25c) que abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha.

La figura 33 muestra la aleta (48), el motor (24), el fan de alas giratorias (2d) y las aletas flexibles o rígidas (25c) e inclinables.

La figura 34 muestra sobre un ala o aleta (48) la aleta oscilante (67) retraída por la acción del aire de la marcha, el electroimán (68) que la acciona en vuelo vertical, líneas de trazos, y el muelle (27) que la coloca verticalmente con la aeronave estática.

La figura 35 muestra el fan o rotor (2), que automáticamente al extenderse arrastra y abre las dos mitades de la compuerta (69) que giran alrededor de los ejes (70).

La figura 36 muestra una hélice con unos ensanches (71) en una de las palas y el contrapeso (86) en la opuesta. La pala con el ensanche (71) actúa de veleta.

La figura 37 muestra una hélice con una pequeña aleta transversal (72) en una pala y el contrapeso (86) en la opuesta. La pala con la aleta (72) actúa de veleta

La figura 38 muestra una hélice que tiene la pala (73) mas corta, con el contrapeso (86) y un mayor ángulo de ataque. Reduciendo esta puede llegar a ser una hélice monopala. La pala de mayor longitud actúa de veleta. La figura 39 muestra las palas superiores (2) y las inferiores (2z) los ejes de los rotores (3) en contrarrotación, estriados y deslizantes longitudinalmente entre si, accionados por los engranajes (31), el eje principal (30) y reductor de revoluciones (55) cuando se acciona el embrague (49), el motor eléctrico (32a) acciona el rotor externo y a través de los engranajes el interno y también por el motor eléctrico complementario de refuerzo o de seguridad (32). Puede añadir en la zona inferior de (32a), líneas de trazos un motor para accionar el rotor interno. Las palas de los rotores están adosadas al fuselaje en modo de avance horizontal, comprimiendo un muelle entre ambas. El tramo (38) del eje externo tiene forma de cuña para introducirse en el alojamiento de de igual forma del fuselaje (1). Si son alas quedan separadas y perpendiculares al fuselaje. En reposo el actuador (35) presiona sobre un tramo excéntrico del eje de las alas giratorias direccionando estas y/o las aletas y ranuras con el eje longitudinal de la aeronave. La turbina neumática (45) impulsada con aire a presión de botellas, estructura hueca, etc. acciona el eje interno (3) del rotor. El muelle opcional separa entre sí los rotores durante el giro de los mismos, un actuador comprime y une ambas alas o palas formando una única ala durante el vuelo horizontal. En subida la nave adopta cierto ángulo de morro abajo para que al avanzar horizontalmente las alas giratorias, y ya fijas, queden con ángulo positivo. Un actuador no mostrado eleva y baja los rotores.

La figura 40 muestra la aeronave (le) alimentada eléctricamente por el cable eléctrico (76) desde el helicóptero o aeronave (la). Este último puede ser un vehículo terrestre.

La figura 41 muestra la aeronave (Ib) alimentada eléctricamente con los cables eléctricos (76) mediante las anillas o ganchos deslizantes con escobillas (74) que se deslizan sobre los cables de alimentación (75) soportados entre los postes (81 y 82).

La figura 42 muestra la aeronave (Ib) alimentada eléctricamente con el cable (76) soportado por un brazo giratorio sobre la torre (77).

La figura 43 muestra la aeronave (Ib) alimentada eléctricamente con el cable (76), el cual es soportado por el globo cautivo (78) sujetado o amarrado al suelo por el cable (79).

Las naves d las figuras 40 ala 43 se desconectan cuando adquieren cierta velocidad. La figura 44 muestra la turbina, miniturbina o microturbina o turboeje (60), que acciona el generador (78) entre 10.000 a 200.000 rpm aproximadamente, cuya corriente alterna se envía al rectificador (62) el cual aplica la corriente continua obtenida a la barra (63), (60) también puede representar a un GPU o APU. Los generadores (78a y 78b) envían la corriente a los rectificadores (62a y 62b) y una vez rectificadas se aplican a las barras de corriente continua (63a y 63b). Como ejemplo se muestran algunos fanes cuyas barras (63, 63a, 63b, y 63c) alimentan el motor (32) del ala lenticular giratoria (2d) mediante el variador de velocidad o frecuencia (65), a los motores (24a, 24b y 24c) de los fanes carenados (9a, 9b y 9c) y a través de los correspondientes variadores o controladores de velocidad o frecuencia (65a, 65b y 65c) y al inversor (65f) que alimenta el electroimán (68) que impulsa la aleta oscilante (67), controlados por las señales de control o de estabilización de los giróscopos, acelerómetros y/o GPS procesadas o controladas por el microprocesador o controlador (61). También se utiliza la botella de aire comprimido (80a) que impulsa la turbina (80) y esta al ala giratoria. Los que utilizan varios motores pueden usar un sistema de varios engranajes que actúan sobre un eje común para accionar el rotor o el fan. Los motores pueden ser de CC o CA. La batería (81), la célula de combustible (82) y los supercondensadores o ultracondensadores (83) alimentan la barra (63c) a través de los semiconductores (66) Los ultracondensadores alimentan adicionalmente el cañón láser (84) y el de microondas (85). Cada fan utiliza al menos un motor y cada motor se puede alimentar de otros variadores de velocidad o frecuencia si falla la alimentación principal. El ala giratoria (2d) es accionada mecánicamente por el APU o por la turbina de gas (4) y mecánica o eléctricamente con el volante de inercia (40) a través del reductor (55 a), impulsados a su vez por el GPU (50) y por el APU. El ala giratoria (2d) se puede sustituir por un rotor de palas. La turbina de gas se puede sustituir por un motor turboeje, turbohélice o motor de gran relación potencia/peso.

La figura 45 muestra un diagrama de bloques con las distintas alimentaciones eléctricas utilizadas en la sustentación y su uso en alas giratorias, rotores y fanes. Se muestran igualmente la sustentación efectuada con el flujo de los motores propulsores y APUs. Un ala representa la sustentación aerodinámica durante el desplazamiento horizontal.

La figura 46 muestra las distintas curvas de sustentación durante el despegue y la subida inicial, cuando intervienen turbinas de gas, uno o más rotores similares a los de los helicópteros, hélices o fanes eléctricos con sus motores alimentados por baterías, generadores, ultracondensadores, células de combustible, etc. y la sustentación aerodinámica. Pueden actuar todos los sistemas simultáneamente o solamente algunos de ellos. Si la subida se hace verticalmente la sustentación aerodinámica se iniciaría mas tarde al mismo tiempo que el desplazamiento horizontal. El diagrama de sustentación para el descenso es similar al anterior, pero con valores inferiores Las aeronaves que portan rotores externos usarán preferentemente alas y fuselajes estrechos y la zona inferior plana para incrementar la superficie sustentadora.