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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR OPERATIONS WITH IN-FLIGHT REFUELLING BOOM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/112661
Kind Code:
A1
Abstract:
Method and device for operations with an in-flight refuelling boom by means of the use of an articulated boom (11) and a cable (18), said boom (11) comprising movable aerodynamic surfaces (16) such that the method comprises the following steps: a) from the completely stowed and retracted position of the boom (11), the cable (18) begins to be paid out, and therefore the boom (11) starts to descend, said cable (18) being maintained under tension throughout step a) by means of the force provided by the movable aerodynamic surfaces (16) and/or the force of gravity on the boom (11); b) once the boom (11) is in its fully deployed position or the lower end of the flight container of the boom (11) has been reached, pay-out of the cable (18) stops; c) with the length of paid-out cable (18) remaining fixed, the boom (11) is placed in a position suitable for commencing the manoeuvres of refuelling the receiving aircraft; d) the manoeuvre of connecting the boom (11) to the receiving-aircraft receptacle is started, by means of controlling the movable aerodynamic surfaces (16); and e) once the connection has been made, fuel begins to be transferred to the receiving aircraft.

Inventors:
GASCO NUNEZ MIGUEL (ES)
Application Number:
ES2010/070204
Publication Date:
October 07, 2010
Filing Date:
March 31, 2010
Export Citation:
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Assignee:
EADS CONSTR AERONAUTICAS SA (ES)
GASCO NUNEZ MIGUEL (ES)
International Classes:
B64D39/00
Foreign References:
US4072283A1978-02-07
GB724092A1955-02-16
EP1361156A12003-11-12
EP1361156A12003-11-12
Attorney, Agent or Firm:
ELZABURU, ALBERTO DE (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Método para operaciones de reabastecimiento de combustible en vuelo mediante el uso de un mástil articulado (1 1 ) y un cable (18), comprendiendo el citado mástil (1 1 ) unas superficies aerodinámicas móviles (16), tal que el método comprende las siguientes etapas: a) desde Ia posición completamente estibada y retraída del boom (11 ), se empieza a soltar el cable (18), con Io cual comienza a bajar el boom (1 1 ), manteniéndose el citado cable (18) en tensión durante toda Ia etapa a) mediante Ia fuerza proporcionada por las superficies aerodinámicas móviles (16) y/o Ia fuerza de Ia gravedad sobre el boom (1 1 ); b) una vez que se alcanza Ia posición máxima de desplegado del boom (1 1 ) o el extremo inferior de Ia envuelta de vuelo del boom (1 1 ), se detiene el soltado del cable (18); c) manteniendo fijada Ia longitud de cable (18) soltado, se lleva el boom (1 1 ) a una posición adecuada para comenzar las maniobras de reabastecimiento del avión receptor; d) se comienza Ia maniobra de conexión del boom (1 1 ) con el receptáculo del avión receptor, mediante el comando sobre las superficies aerodinámicas móviles (16); e) una vez realizada Ia conexión, se comienza el trasvase de combustible al avión receptor.

2. Método según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque en Ia etapa c) el boom (1 1 ) se lleva a una posición adecuada para comenzar las maniobras de reabastecimiento mediante el control proporcionado por las superficies aerodinámicas móviles (16).

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el sistema de recogida y despliegue del cable (18) no es operado desde el final de Ia etapa b) hasta que se comienza Ia maniobra de izado del boom (1 1 ).

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque Ia posición a Ia que se lleva el boom (1 1 ) en Ia etapa c) es una posición substancialmente centrada con respecto a Ia envuelta de vuelo del boom (11 ), de forma que permita el movimiento del citado boom (11 ) en todas las direcciones.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque todos los movimientos del boom (1 1 ) son controlados mediante un sistema automático de control de las superficies aerodinámicas móviles (16) mediante leyes de control aerodinámicas.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque durante Ia operación de reabastecimiento en vuelo, el cable (18) forma una curva resultante de Ia acción aerodinámica del aire y todas las fuerzas actuantes sobre dicho cable (18) por un lado, y, por otro lado, del peso del boom (1 1 ) y Ia acción de las superficies aerodinámicas móviles (16), cuya forma variará en función de Ia posición del boom (1 1 ) en cada momento de Ia operación, siendo esta forma substancialmente recta cuando el boom (1 1 ) está en su posición más baja de Ia envuelta o totalmente desplegado.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una vez terminado el trasvase de combustible al avión receptor, se pone de nuevo en marcha el sistema de recogida y despliegue del cable (18) para izar el boom (11 ) hasta su posición estibada de reposo inicial.

8. Dispositivo para operaciones con boom (11 ) de reabastecimiento en vuelo, comprendiendo dicho boom (11 ) unas superficies aerodinámicas móviles

(16), tal que el citado dispositivo comprende un cable (18) que conecta el boom (1 1 ) con el avión cisterna, y medios para extender y recoger dicho cable (18), caracterizado porque el cable (18) tiene una rigidez a flexión y unas características elásticas que, en combinación con su sección transversal, permiten que, una vez desplegado, forme una curva, substancialmente plana, resultante de Ia acción aerodinámica del aire y Ia tensión en los dos extremos del cable (18), cuya forma variará en función de Ia posición del boom (1 1 ) en cada momento de Ia operación, y porque comprende medios para detectar Ia tensión del cable en al menos uno de sus puntos.

9. Dispositivo para operaciones con boom (1 1 ) de reabastecimiento en vuelo según Ia reivindicación 8, caracterizado porque comprende medios de control que activan o desactivan el proceso de extender o recoger el cable (18) en función de Ia tensión del mismo.

10. Dispositivo para operaciones con boom (1 1 ) de reabastecimiento en vuelo según cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque dicho cable

(18) tiene una sección transversal comprendida entre 0,2 cm y 7 cm.

1 1. Dispositivo para operaciones con boom (1 1 ) de reabastecimiento en vuelo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el citado cable (18) tiene un radio de curvatura mínimo tal que no sufra daño ni deformación permanente, estando este radio de curvatura comprendido entre 1 cm y 40 cm.

12. Dispositivo para operaciones con boom (1 1 ) de reabastecimiento en vuelo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 1 1 , caracterizado porque el cable

(18) es de acero trenzado.

13. Dispositivo para operaciones con boom (1 1 ) de reabastecimiento en vuelo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el cable (18) está compuesto por uno o varios de entre los siguientes materiales: acero, kevlar o vectran.

14. Dispositivo para operaciones con boom (11 ) de reabastecimiento en vuelo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque el cable (18) tiene una rigidez comprendida entre 1960 N/mm2 y 2160 N/mm2.

Description:
MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA OPERACIONES CON MÁSTIL DE REABASTECIMIENTO EN VUELO

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método para realizar operaciones de reabastecimiento en vuelo de una aeronave mediante el uso de un mástil articulado, así como a un dispositivo para llevar a cabo dichas operaciones.

ANTECEDENTES

Uno de los métodos que se utilizan en Ia actualidad para las operaciones de reabastecimiento de combustible en vuelo de una aeronave se basa en el uso de un dispositivo de brazo o mástil denominado "boom", dotado de una sección interna con capacidad de extensión telescópica a través de Ia cual se transfiere combustible desde el avión cisterna o tanquero hasta el avión receptor. El mástil está unido al avión cisterna mediante un sistema articulado. Así, el boom consiste básicamente en una viga estructural articulada en Ia parte posterior del fuselaje del avión cisterna y con una parte telescópica interior extensible. Este boom va enganchado al avión tanquero en posición de estibado con su parte telescópica retraída. Cuando se va a empezar Ia operación de reabastecimiento en vuelo, desde el avión cisterna al avión receptor, el boom se despliega del avión cisterna y Ia parte telescópica se extiende una cierta cantidad hasta su posición nominal. El boom lleva unas superficies de control aerodinámico en su viga estructural que son comandadas por el operador para poder orientar dicho boom hacia el receptáculo del avión receptor. El sistema anterior comprende además un cable que está enganchado al boom y que se recoge en un tambor situado dentro del avión tanquero. Durante Ia operación de reabastecimiento, el boom es movido por las superficies aerodinámicas, mientras que el cable se suelta o se recoge de su tambor por medio de un motor y un sistema de control, para conseguir mantener el citado cable en tensión en todo momento y con Ia longitud justa, pero sin impedir el libre movimiento del boom en las maniobras de conexión y repostaje. Éste es el modo normal de funcionamiento de todos los sistemas de reabastecimiento mediante boom en operación.

Son conocidos en el estado de Ia técnica diversos sistemas que emplean el funcionamiento de un mástil o boom articulado para realizar operaciones de reabastecimiento en vuelo. Así, por ejemplo, el documento EP 1361 156 describe un actuador mejorado de despliegue del boom que comprende un motor eléctrico y un sistema de control para, selectivamente, alimentar el motor eléctrico y variar así Ia longitud del cable conectado al boom, comprendiendo además este sistema componentes de circuito para limitar Ia velocidad del motor. Un sistema como el descrito en el documento EP 1361 156 y en general de los sistemas presentes en los aviones cisterna conocidos plantea varios inconvenientes:

- Ia dinámica del movimiento del boom debido a sus superficies de control aerodinámico es más elevada, en ocasiones, que Ia que se puede conseguir con el sistema automático de suelta y recogida de cable, Io cual lleva a producir tirones que perjudican las cualidades de vuelo del boom;

- en caso de fallo súbito en el sistema automático del cable, se produce un enganche del cable que puede llegar a afectar a Ia seguridad del vuelo de Ia operación;

- el sistema de recogida y suelta de cable se vuelve más complejo, con Io que se hace preciso tener en cuenta todos sus posibles modos de fallo.

- como el modo de funcionamiento requiere que el dispositivo de levantamiento tenga un par de giro o fuerza de accionamiento muy alto y, al mismo tiempo, ser capaz de levantar y bajar el brazo a una velocidad muy grande, se Ie imponen al sistema unos requisitos del motor junto con elementos y circuitos asociados que Io hacen de tamaño, peso y costo elevados. La presente invención viene a solucionar los inconvenientes anteriormente planteados.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En un primer aspecto, Ia invención proporciona un método para Ia realización de operaciones de reabastecimiento de combustible en vuelo entre un avión cisterna y un avión receptor, mediante el uso de un mástil articulado o "boom" que comprende superficies aerodinámicas móviles, y mediante el uso de un cable, tal que dicho método comprende las siguientes etapas: a) desde Ia posición completamente estibada y retraída del boom o mástil, se empieza a soltar el cable, con Io cual comienza a bajar el boom, tal que el cable se mantiene tensionado en todo momento mientras dura esta operación por efecto de Ia fuerza proporcionada por las superficies aerodinámicas móviles y/o por efecto de Ia fuerza de Ia gravedad sobre el citado boom; b) una vez que se alcanza Ia posición máxima de desplegado del boom, o el extremo inferior de Ia envuelta de vuelo del boom, entendiendo por envuelta de vuelo en este caso el conjunto de posiciones que puede adoptar el boom en su vuelo controlado por superficies aerodinámicas, se detiene el soltado del cable; c) manteniendo fijada Ia longitud de cable soltado, se lleva el boom a una posición adecuada para comenzar las maniobras de reabastecimiento del avión receptor, estando el cable sometido a muy baja tensión, tan sólo a

Ia debida a las fuerzas aerodinámicas sobre el cable, y haciéndose volar el boom controlando las superficies aerodinámicas móviles, las cuales pueden preferiblemente hacer uso de las propias leyes aerodinámicas de control del boom; d) se comienza Ia maniobra de conexión del boom con el receptáculo del avión receptor, mediante Ia actuación de las superficies aerodinámicas móviles del boom; e) una vez realizada Ia conexión, se comienza el trasvase de combustible del avión cisterna al avión receptor.

En un segundo aspecto, Ia invención proporciona un dispositivo para operaciones con boom de reabastecimiento en vuelo, comprendiendo dicho boom unas superficies aerodinámicas móviles, tal que el citado dispositivo comprende un cable que conecta el boom con el avión cisterna, medios para extender y recoger dicho cable, y medios para detectar Ia tensión del cable en alguno de sus puntos. El cable tiene una rigidez a flexión y unas características elásticas que, en combinación con su sección transversal, permiten que, una vez desplegado, forme una curva, substancialmente plana, resultante de Ia acción aerodinámica del aire y de Ia tensión en ambos extremos del cable, variando su forma en función de Ia posición del mástil en cada momento de Ia operación. Otras características y ventajas de Ia presente invención se desprenderán de Ia descripción detallada que sigue en relación con las figuras que se acompañan.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra un esquema del dispositivo para operaciones con mástil de reabastecimiento en vuelo según Ia invención, durante Ia operación de reabastecimiento en vuelo. La Figura 2 muestra un esquema del dispositivo para operaciones con mástil de reabastecimiento en vuelo según Ia invención, cuando el dispositivo está totalmente desplegado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención desarrolla así un método para Ia realización de operaciones de reabastecimiento de combustible en vuelo entre un avión cisterna 13 y un avión receptor, mediante el uso de un mástil articulado o "boom" 11 que comprende superficies aerodinámicas móviles 16, típicamente aletas, y mediante el uso de un cable 18, tal que dicho método comprende las siguientes etapas: a) Durante Ia operación de despliegue del boom 1 1 , el cable 18 se va soltando desde el tambor en el que está recogido, de tal manera que el citado cable 18 se mantiene siempre en tensión por medio del movimiento adecuado de las superficies de control 16. Dichas superficies de control 16 pueden ser comandadas a través de un sistema de leyes de control aerodinámicas. b) Una vez alcanzada Ia posición máxima de desplegado del boom1 1 , o el extremo inferior de Ia envuelta de vuelo de dicho boom 1 1 , se detiene Ia suelta de cable 18. c) Desde Ia posición alcanzada en b), el boom 11 se lleva hasta Ia posición adecuada para comenzar las maniobras de reabastecimiento al avión receptor: esto puede opcionalmente hacerse de forma automática mediante un sistema de leyes de control del boom 1 1. d) El sistema de recogida y suelta de cable 18 no se vuelve a operar hasta que se ha finalizado Ia operación de reabastecimiento del avión receptor y se inicia Ia operación de izado del boom 1 1. Durante Ia operación de reabastecimiento en vuelo (Figura 1 ), el cable 18 formará una curva resultante de Ia acción aerodinámica del aire sobre dicho cable, cuya forma variará en función de Ia posición del boom 1 1 en cada momento de Ia operación, siendo sustancialmente recta cuando dicho boom 1 1 esté en Ia posición más baja de Ia envuelta o totalmente desplegado (Figura 2), coincidiendo esta posición con Ia alcanzada en b), cuando se detiene Ia suelta del cable 18.

Las principales características que hacen que el dispositivo y método de Ia invención sean posibles se resumirán a continuación. El cable 18 tiene una rigidez a flexión suficiente que permite Ia suelta y recogida del boom 1 1 , al tiempo que impide que puedan formarse nudos en vuelo. Esto se consigue por una combinación adecuada del diámetro de su sección y del tipo de material empleado, que son capaces de proporcionarle unas características elásticas y de rigidez a flexión que permiten un mínimo radio de curvatura sin que sufra daño ni deformación permanente. Así, dicho radio de curvatura mínimo del cable sin que sufra daño ni deformación permanente puede estar comprendido entre 1 cm y 40 cm, y en un modo de realización preferido entre 5 cm y 40 cm. El cable 18 tiene preferiblemente una rigidez comprendida entre 1960 N/mm2 y 2160 N/mm2. Entre los materiales más adecuados que conforman el cable están el acero, el kevlar, y el vectran. Los cables de acero están formados generalmente por un conjunto de alambres de acero o hilos de hierro que forman un cuerpo único. Estos alambres pueden estar enrollados de forma helicoidal en una o más capas, generalmente alrededor de un alambre central, formando los cables espirales. Estos cables, a su vez, pueden estar enrollados helicoidalmente alrededor de un núcleo o alma, formando los denominados cables de cordones múltiples. El núcleo o alma puede ser de acero, o bien de fibra. Para una misma construcción y sección transversal, los de alma de fibra son más ligeros que los de alma de acero, si bien los de alma de acero tienen un mayor módulo de elasticidad.

Para que el proceso descrito en el método de operación del boom 11 según Ia invención sea posible, es necesario un control muy preciso de Ia posición del boom 1 1 : el cable 18 poco tensado no molestará en Ia operación anteriormente descrita de reabastecimiento en vuelo si el control de Ia posición del boom 1 1 es suficientemente bueno para llevar el boom 1 1 a Ia posición deseada para efectuar el reabastecimiento de manera precisa y sin oscilaciones. Por ello, es preferible disponer de un sistema de leyes de control del boom 1 1 con un modo de operación especial para despliegue e izado del boom 1 1 permitiendo automatizar Ia operación de forma segura, y además sin que el operador tenga que preocuparse de alcanzar Ia envuelta máxima de desplegado del boom 1 1.

El movimiento del boom 1 1 cuando el cable 18 tiene muy baja tensión, es decir durante las etapas c) y d) (Figura 1 ), es el resultado de un equilibrio de fuerzas entre, por un lado, Ia fuerza de resistencia que el aire ejerce sobre dicho cable 18 y sobre todas las superficies del boom 1 1 y que, como resultado total, tiende en general a levantar el boom 11 , y, por otro lado, el peso del boom 1 1 y Ia acción de las superficies aerodinámicas móviles 16. En el método y dispositivo de Ia presente invención, se comprende que el cable siempre tiene tensión, que será tensión alta cuando el tambor actúa y cable se suelta o se recoge, con una deliberada tensión producida por el tambor, y tensión baja, debida a Ia fuerza aerodinámica del propio cable, cuando el boom está volando con longitud de cable desplegada fija y sobrante para que el boom pueda moverse libremente (etapas c y d). Dicha tensión alta es superior a 300 kg, pudiendo llegar a las 4 toneladas, y Ia mencionada tensión baja en vuelo libre del boom es inferior a 300 kg, y rara vez puede bajar de 50 kg.

Aunque Ia presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro del alcance de, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, las reivindicaciones siguientes.