Patentes de planadores

Este é o sétimo em nossa série de seleções relacionadas a planadores dos arquivos do escritório de marcas e patentes dos EUA (consulte Recursos , abaixo). Eles são apresentados apenas para o interesse e entretenimento de nossos leitores. Eles não são editados de forma alguma, a não ser para intercalar os desenhos ao longo do texto. Isenções de responsabilidade: a) A inclusão de uma determinada patente nesta série não constitui uma expressão de qualquer opinião sobre a patente em si. b) Este documento não tem qualquer legitimidade; para isso, consulte o documento original no site do USPTO. — Ed.

Resumo

Sistemas e métodos são divulgados para detectar automaticamente melhor sustentação e usar a sustentação para permanecer no ar por mais tempo, fornecer recomendação ao piloto do veículo aéreo ou controlar totalmente o voo do veículo aéreo. As técnicas divulgadas referem-se a veículos aéreos, como aviões ou aeromodelos, planadores ou planadores modelo, planadores ou planadores modelo, asa-delta, parapentes, speedflying, parafoils etc. A invenção usa sensores localizados no veículo aéreo para medir a elevação do ar (corrente ascendente , térmica, elevação de cumeeira, etc.) para prolongar o tempo em que o veículo aéreo pode ser mantido no ar. Os dados que fluem dos sensores são alimentados em um computador, que pode fornecer recomendações ao piloto ou ao piloto automático (computador) sobre o melhor caminho a seguir, encontrar melhor sustentação e permanecer no ar.

Aplicativo Relacionado

[0001] Este pedido está relacionado e reivindica prioridade do pedido provisório dos EUA Ser. №62/568.506, arquivado em 5 de outubro de 2017 e intitulado “Um método para identificar melhor o elevador aéreo e usar melhor este elevador aéreo para veículos aéreos mais pesados ​​que o ar”. O pedido anterior é aqui incorporado em sua totalidade por tudo o que ensina e divulga sem exclusão de qualquer parte do mesmo.

Campo técnico

[0002] A presente divulgação está relacionada a veículos aéreos e, mais particularmente, está relacionada à identificação e uso de sustentação durante o voo de tais veículos.

Fundo

[0003]O aparelho técnico atualmente disponível para identificar sustentação no ar é um aparelho disponível comercialmente chamado “Variômetro”, também conhecido como Indicador de Velocidade Vertical — VSI. A sustentação é causada pela massa de ar subindo, levantando os Veículos Aéreos que voam dentro dela. O variômetro é um sensor de 'mudança de pressão do ar', mudanças que são causadas pela mudança de altitude ou pelo aumento do fluxo de ar (às vezes chamado de "Updraft" - fluxo de ar ascendente, como térmico). Este aparelho então fornece uma indicação visual e/ou sonora ao piloto, sobre o tipo de mudança (levantar=subir ou abaixar=descer) e a taxa de ganho ou perda de altura (metros por segundo, etc.). Tal variômetro ou VSI é instalado em quase todos os veículos Arial comerciais, em qualquer planador e a grande maioria dos pilotos de asa-delta e parapente compram um instrumento variômetro e o usam durante o vôo,

[0004] Um variômetro pode indicar elevação ou abaixamento, mas não pode fornecer informações sobre onde está uma elevação mais forte. Apenas indica que detecta elevação ou abaixamento. É um método comum entre os pilotos de veículos aéreos não motorizados começar a virar quando o variômetro indica elevação, permanecer dentro da elevação e não atravessá-la, voando como as cegonhas - em um caminho circular ou helicoidal, dentro da elevação (como uma térmica). Conforme usado neste documento, o termo "sem motor" abrange uma embarcação voando sem energia, quer a aeronave tenha ou não energia disponível para ela.

[0005] Pilotos experientes de veículos aéreos não motorizados podem, às vezes, identificar a direção do núcleo de elevação para térmicas, detectando-a em seus assentos, por exemplo, detectando o movimento do veículo aéreo. Por causa disso, os pilotos experientes de veículos aéreos sem motor geralmente ficam no ar por mais tempo do que os pilotos novatos, que não aprenderam a sentir a sustentação. Atualmente não existem soluções técnicas conhecidas para apontar o piloto para a elevação mais alta (como o núcleo térmico ou pico de elevação etc.), ou mesmo permanecer na elevação e não perdê-la, então a maioria dos pilotos tem voos mais curtos, porque perder elevação resultará em perda de altura e implicará em um voo mais curto.

[0006] Os elementos básicos de detecção de elevação são um sensor de variômetro (também conhecido como Indicador de Velocidade Vertical). É um dispositivo disponível comercialmente. Note-se que o Sensor do Variômetro é composto de 2 partes principais: Um sensor de pressão de ar simples e um dispositivo de “cálculo” analógico ou digital, mecânico ou eletrônico que informa a taxa de mudança de pressão de ar ao longo do tempo (elevação ou redução) nos dados que obtém do sensor de pressão. Como um sensor de Variômetro é muito mais caro do que um simples sensor de pressão e como o Veículo Aéreo é equipado com um computador de bordo, a mudança de pressão do ar ao longo do tempo pode ser calculada por este computador, portanto, uma pressão de ar simples pode ser usada em qualquer lugar onde um Variômetro sensor é mencionado neste artigo, para reduzir o custo da solução.

[0007] Antes de prosseguir para o restante desta divulgação, deve-se considerar que a divulgação pode abordar algumas das deficiências listadas ou implícitas nesta seção de Antecedentes. No entanto, tal benefício não é uma limitação do escopo dos princípios divulgados ou das reivindicações anexas, exceto na medida expressamente indicada nas reivindicações.

[0008] Além disso, a discussão da tecnologia nesta seção de Antecedentes reflete as próprias observações, considerações e pensamentos dos inventores e não tem a intenção de ser, catalogar com precisão ou resumir de forma abrangente qualquer referência ou prática da técnica anterior . Como tal, os inventores negam expressamente esta seção como arte anterior admitida ou assumida. Além disso, a identificação ou implicação aqui de um ou mais cursos de ação desejáveis ​​reflete as próprias observações e ideias dos inventores e não deve ser considerada como indicando uma desejabilidade reconhecida na técnica.

Resumo

[0009]Conforme observado acima, as inovações aqui descritas referem-se a aeronaves mais pesadas que o ar, que podem ser motorizadas ou não, tripuladas ou não tripuladas. Exemplos incluem aviões ou aeromodelos, planadores ou planadores (com ou sem motor), planadores ou planadores (ambos com ou sem motor), asa-delta, parapentes (com ou sem motor), aeronaves voadoras, parafoils e outras embarcações. Os veículos aéreos desses tipos podem ser doravante referidos como “veículos aéreos” ou veículos aéreos “mais pesados ​​que o ar”. Mais particularmente, a presente invenção está no campo técnico de identificar melhor (em comparação com outros métodos disponíveis hoje) elevação de ar e melhor usar essa elevação, para ganhar mais altura. O motor e a hélice opcionais são definidos aqui, para serem ativados, quando houver condições de baixa sustentação.

Breve Descrição das Várias Vistas dos Desenhos

[0010] Embora as reivindicações anexas estabeleçam as características das presentes técnicas com particularidade, essas técnicas, juntamente com seus objetos e vantagens, podem ser melhor compreendidas a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos dos quais:

[0011] FIG. 1 é um diagrama esquemático que mostra a localização dos sensores básicos em uma implementação de uma ou mais modalidades dos princípios divulgados;

[0012] FIG. 2 é um diagrama esquemático que mostra localizações de sensores estendidos para geração de mapa de elevação melhorada, em que os sensores adicionais estão localizados em hastes ou fios de extensão dobráveis ​​para criar um mapa de elevação mais amplo e detalhado;

[0013] FIG. 3 é um diagrama de exemplo que mostra um lado do veículo aéreo entrando no elevador, por exemplo, uma térmica, como um exemplo de como o levantamento é detectado, o mapa de levantamento é criado e a recomendação para o piloto ou piloto automático é produzida, em que, neste estágio, nenhuma ação precisa ser tomada, o sistema apenas mede e verifica se realmente é uma detecção térmica, o que significa que a pressão está diminuindo;

[0014] FIG. 4 é um diagrama de exemplo que mostra o veículo aéreo ao passar pelo centro de elevação em um exemplo de como a elevação é detectada, o mapa de elevação é criado e a recomendação para o piloto ou piloto automático é produzida, em que, no cenário ilustrado, o veículo aéreo deve virar à direita para ficar dentro da térmica;

[0015] FIG. 5 é um diagrama esquemático que mostra o veículo aéreo girando dentro do elevador (por exemplo, térmico), ganhando altura, traçando um círculo ideal que o veículo aéreo traça com base na recomendação entregue ao piloto ou comandos provenientes do piloto automático; e

[0016] FIG. 6 é um diagrama de elevação de crista mostrando áreas de elevação de crista criadas quando o vento impacta uma crista da esquerda e é desviado para cima, seguindo o contorno da crista.

Descrição detalhada

[0017] Before presenting a detailed discussion of embodiments of the disclosed principles, some basic lift theory and an overview of certain embodiments is given to aid the reader in understanding the later discussion. As an initial matter, unpowered aerial vehicles stay aloft by using air lift, such as thermal lift or ridge lift. A thermal, which is the most common lift source in unpowered flights, is a column of air that streams upward because it is hotter than surrounding air, and the upper air layers are even cooler. A thermal typically has a round or similar to round cross section, with a diameter ranging from a few meters up to a few kilometers.

[0018] A hurricane is an example of a very strong thermal. Thermal outer boundaries have slightly lower air pressure and slightly higher temperature than the surrounding air, so there is some slight lift there. The core of the thermal (the center of the column) has the lowest local air pressure and the highest temperature in the thermal, and this part of the thermal has the strongest lift. As such, this part streams upward fastest, compared to the outer portion of the thermal. In other words, the lift is strongest and hottest in the center of a thermal. Ideally, the aerial vehicle pilot or the autopilot is able to identify a thermal and spin in this thermal in a helical path, just like certain birds do, closest to the thermal center. FIG. 5 is an example of thermaling in the highest lift location possible. It is obviously impossible to spin in the thermal core, as this is a point location, but it is possible to spin as close to the core as possible, with a smallest possible turn radius.

[0019] Ridge lift (shown in FIG. 6) is created by wind, impacting a discontinuity such as a ridge, and being diverted upward, streaming with the curve of the obstruction, creating a vector of air that moving up, i.e., a lift source. In general, the strongest lift can be found just above the highest point of the ridge, and gets weaker in both directions, with the boundaries of lines X and Y. As opposed to thermal lift, ridge lift is composed of air that is not hotter than its surrounding air. Indeed, the air in ridge lift is sometimes even cooler than its surrounding air, e.g., if it is wind arriving from the sea, hitting a shore ridge.

[0020] Este fato pode ser usado para identificar o tipo de levantamento e como localizar o levantamento máximo, rastreando o pico mais alto da crista. Quando o veículo aéreo cruza o elevador, ele pode medir se é elevador de cumeeira, identificar o elevador mais forte dentro das linhas X e Y na FIG. 6 , e manobrar para permanecer no elevador mais forte (com previsão no caminho da linha do cume). Isso pode ajudar muito o piloto e o piloto automático. As informações derivadas de bancos de dados geográficos podem ser usadas para entender geograficamente a estrutura do cume e usá-la para prever onde o cume vai, para encontrar a melhor elevação.

[0021] O presente auxilia na localização de regiões de elevação de ar, prevendo seu movimento futuro e, opcionalmente, modificando cálculos e previsões com base nas leituras dos sensores. Em uma modalidade, o sistema opera para ganhar altura e permanecer no ar pelo maior tempo possível. A elevação e a direção para o melhor local de elevação podem ser identificadas por meio de vários variômetros e/ou sensores de aceleração, com o auxílio de um sensor de temperatura.

[0022]O uso de um variômetro e/ou sensor de acelerador vertical (no eixo Z, detectando movimento ascendente ou descendente) em vários locais permite uma melhor detecção de movimento do eixo Z, de modo que o movimento criado pelo air lift possa ser detectado em várias partes dos veículos aéreos . Em uma modalidade, esses sensores de variômetro e/ou acelerômetro estão localizados nas pontas das asas. No caso de veículos aéreos não motorizados, a única maneira de ganhar altura é usando o air lift – ar que flui para cima. Conforme observado acima, existem várias fontes de elevação, por exemplo, elevação térmica, elevação de montanha ou cume, elevação de “frente meteorológica”, elevação de “ondas de nuvens” etc. Todos esses tipos de elevação são suportados pela invenção. Os veículos aéreos motorizados também podem implementar esta invenção para reduzir o custo de voo, economizar combustível, diminuir o uso do motor e proporcionar um voo geralmente mais silencioso.

[0023]A implementação pode incluir a instalação de um sensor de variômetro e/ou sensor de acelerador em cada uma das pontas das asas do planador, por exemplo, 2 sensores de variômetro e/ou 2 sensores de acelerômetro. Essa solução mínima (um sensor em cada ponta de asa) pode fornecer dados de entrada em sustentação (como é feito hoje, com um único variômetro localizado no centro dos veículos aéreos), mas com o benefício de uma área de detecção mais ampla, bem como como direcionalidade quanto ao local onde o elevador é detectado (ou seja, à esquerda ou à direita do veículo) para direcionar o piloto ou piloto automático para virar no elevador. Esta solução é melhor otimizada para parafoils, parapentes ou veículos aéreos do tipo speedflying, pois esses 2 pontos estão localizados longe o suficiente um do outro para os lados, então a resolução de sustentação será suficiente. Uma alternativa envolve a instalação de um sensor tal como descrito nas FIGS.1 e 2 , em que os sensores estão localizados na pele do veículo aéreo e também fora do planador conforme descrito na FIG. 2 . Os dados do sensor podem ser usados ​​para compor artificialmente um mapa de elevação que pode então ser mostrado na tela do piloto, para ser usado pelo piloto como orientação, ou pode ser usado pelo piloto automático para conduzir automaticamente o veículo aéreo para a melhor elevação detectada. Essas informações também podem ser transmitidas a outros pilotos vizinhos ou veículos aéreos não tripulados na área, ou podem ser armazenadas em um banco de dados para uso no aprendizado sobre o clima da área, ao longo de dias, semanas, meses, estações e anos para obter dados estatísticos de elevação.

[0024] Um sensor de temperatura pode ser colocado em cada local onde um variômetro e/ou acelerômetro está localizado, para verificar a temperatura da corrente de ar. Isso pode ser usado para identificar se o ar que sobe é térmico (ar que geralmente é mais quente que o ar ao redor) ou elevação de cumeeira, onde o ar que sobe geralmente tem a mesma temperatura que o ar ao redor ou mais frio que o ar ao redor . Esses dados de temperatura podem ser usados ​​pelo piloto automático para selecionar um algoritmo de elevação apropriado, por exemplo, um algoritmo térmico ou um algoritmo de crista. O algoritmo térmico identifica o centro de uma coluna térmica, enquanto o algoritmo de cume identifica um caminho de elevação ao longo do cume.

[0025] Locais de sensores adicionais na pele do veículo aéreo podem ser usados ​​para obter uma leitura mais precisa da pressão do ar ao redor do veículo aéreo. Esta forma de realização pode ser vista na FIG. 1, especificamente os locais A, B, C, D, E, F, L e M. Além disso, para obter uma melhor resolução do mapa de elevação, um ou mais sensores de variômetro podem ser instalados fora do contorno do veículo aéreo, em fios que conectam o nariz do veículo aéreo a cada uma das pontas das asas e os fios que conectam o ponto traseiro do veículo aéreo a cada uma das pontas das asas. Os sensores também podem ser colocados em hastes de extensão dobráveis ​​(como tubos longos, estendendo-se para a frente, para trás e para os lados do veículo aéreo etc.) mapa detalhado de elevação aérea do ar ao redor do veículo aéreo.

[0026] Um exemplo de tal implementação pode ser visto na FIG. 2. Esses extensores podem ser dobráveis, para reduzir o arrasto enquanto não são usados, como durante a decolagem, pouso e assim por diante. As saídas dos sensores (dados produzidos pelos sensores) são roteadas para um computador de bordo. O computador reúne todos os dados dos sensores, calcula e desenha um mapa virtual de elevação aérea em torno do veículo aéreo. Isso pode ser feito continuamente (por exemplo, várias vezes por segundo) para avaliar as mudanças e tomar uma decisão informada com base nisso. O computador calcula a taxa de elevação por sensor e determina se o veículo aéreo está se movendo para o centro de elevação (elevação mais forte), se está em frente ou à direita ou à esquerda do nariz do veículo aéreo e fornece recomendação direcional para o piloto para voar para a direção de sustentação mais forte ou voar o veículo aéreo para a melhor sustentação, em uma operação de piloto automático.

[0027] O veículo aéreo pode ter um sensor de posicionamento global, como GPS para definir sua localização atual e um sensor barométrico de pressão de ar a bordo para determinar a altitude. Como cada sensor do variômetro/acelerômetro está localizado em um local fixo em relação ao veículo aéreo, conhecido pelo computador, o computador tem a localização de cada sensor no espaço a qualquer momento. Diante disso, um mapa de elevação instantâneo detalhado pode ser calculado pelo computador de bordo e pode ser atualizado continuamente, para cobrir uma área maior que o veículo aéreo percorreu em um determinado voo.

[0028] A inteligência artificial pode ser empregada neste processo para processar todas as informações anteriores para o local atual e fornecer uma melhor estimativa do movimento da direção de elevação, ao longo do tempo, para ajudar e orientar o piloto ou piloto automático. As correções podem então ser aplicadas, em tempo real, para comparar a melhor estimativa com as condições atuais e fazer uma correção para o próximo ponto para o qual voar. O mapa de elevação atual pode ser baseado no sensor atual e dados de GPS e, além disso, informações históricas processadas nesta área, para ajustar o próximo caminho para voar, ou seja, o próximo ponto de melhor elevação.

[0029] No caso de voo tripulado, o mapa de sustentação pode ser processado para fornecer ao piloto uma indicação confiável, por exemplo, por meio de um visual em uma tela especial e/ou um sinal de áudio, emitindo diferentes sinais para indicar quando e em que direção para virar e em qual banco, para encontrar melhor elevador. Quando o piloto automático está controlando o veículo aéreo, a decisão é tomada pelo computador, e a direção de voo é executada pelo piloto automático (o computador). Se o ponto inicial atual for ar silencioso (por exemplo, substancialmente sem elevação), um único sensor indicando pressão de ar mais baixa (subindo) e/ou movimento da ponta da asa (indicado pelo sensor do acelerômetro relevante) e, opcionalmente, a temperatura do ar é um pouco mais alta do que o outro veículo aéreo circundando o ar, é um sinal de que uma primeira térmica pode ser detectada.

[0030] Pode levar alguns mapas de elevação contínua e mais sensores indicando que eles também estão em uma área de pressão mais baixa, para identificar se é uma elevação real ou apenas uma pequena bolha de ar subindo. Se a elevação estiver começando a ser detectada nos sensores vizinhos, continuamente por vários segundos, o computador determina que a elevação real foi detectada e sua direção é identificada. O piloto ou piloto automático agora será informado sobre a direção para este elevador, direcionando-o, incluindo o ângulo de inclinação, para o melhor elevador.

[0031] Em uma modalidade significativa, dados de elevação confiáveis ​​são fornecidos ao piloto ou piloto automático. Se for um piloto, ele terá a opção de ativar o modo opcional “piloto automático” do computador de bordo, que voará automaticamente para a elevação mais forte, com base na estrutura de múltiplos variômetros e/ou estrutura de múltiplos acelerômetros , a base para este pedido de patente. Se o veículo aéreo voa em uma área com várias fontes de sustentação (como um campo térmico denso) que foram identificadas pelo computador, o piloto ou piloto automático é direcionado para o centro de sustentação mais forte, aquele com o núcleo que possui o elevação mais forte — como a térmica mais forte.

[0032] Mapas de elevação podem ser compartilhados com outros veículos aéreos na área através de canais de comunicação sem fio, para avaliação do computador do outro veículo aéreo. Os computadores que obtêm esses dados de elevação de um computador de veículo aéreo vizinho podem decidir recomendar ao seu piloto que se junte ao veículo aéreo vizinho em sua elevação, pois pode ser mais promissor do que o mapa de elevação em que está. piloto automático pode tomar, tomando a decisão de deixar o elevador atual e entrar no melhor elevador, de acordo com o mapa de elevador que acabou de receber. A adesão de veículo aéreo vizinho em seu elevador será baseada nas regras claras de “direito de passagem”, usadas no tráfego aéreo.

[0033] Os mapas de elevação podem ser enviados continuamente para uma estação base que armazena os dados, para processamento posterior, como para fornecer estatísticas de elevação ao longo da hora do dia, data, local, estação etc., para uso pelos pilotos durante o planejamento de voos. A Inteligência Artificial pode ser usada para extrair dados dos mapas históricos de elevação.

[0034]Os veículos aéreos não motorizados, usando esta invenção, podem empregar painéis solares, montados nas asas e opcionalmente na fuselagem, para alimentar a eletrônica de bordo do veículo aéreo, carregar uma bateria (para continuar alimentando a eletrônica de bordo quando o sol estiver oculto, como como por nuvens ou sombras de montanhas) e, em alguns casos, para alimentar um motor e uma hélice opcionais. Veículo aéreo sem motor que depende de condições meteorológicas pode ser forçado a pousar se não conseguir encontrar sustentação adequada. Para superar esse problema de falta de confiabilidade e aumentar a confiabilidade na execução de sua tarefa (se uma tarefa for atribuída a ela), esta invenção também define uma formação de voo de um enxame ou grupo de veículos aéreos não motorizados com uma tarefa atribuída a cada um dos veículos aéreos. Se um dos veículos precisar pousar, sua designação será reatribuída a outros veículos aéreos vizinhos ou,

[0035] FIG. 1 descreve as localizações dos sensores. Todos os sensores do variômetro devem ser colocados para medir a pressão estática, escondidos da pressão dinâmica criada pelo fluxo de ar na superfície do veículo aéreo. Variômetros, acelerômetros e sensores de temperatura podem ser colocados nos locais mostrados na FIG. 1 , ou seja, os locais A, B, C, DE, F, L e M. Isso garantirá um mapa de elevação detalhado. Porém, o número mínimo de sensores, para permitir a utilização desta implementação, é de 2, ou seja, um sensor na ponta de cada asa. Isso pode incluir um variômetro, um acelerômetro e um sensor de temperatura em cada ponta de asa, nas localizações A e B.

[0036] FIG. 2 mostra todos os sensores como na FIG. 1 , com sensores adicionais, localizados fora da carroceria do veículo aéreo, em fios ou hastes extensíveis, mais afastados do revestimento do veículo. Isso fornece dados para uma capacidade de detecção de elevação melhor e mais ampla, para um mapa de elevação detalhado e mais amplo. Isso será especialmente benéfico nos dias em que as térmicas são menos densas e mais dispersas; ter uma área maior para detecção de elevação contribui para uma melhor identificação de elevação e pode, portanto, fornecer tempo de voo adicional. A capacidade de localizar sustentação com sensores localizados nas hastes estendidas é ainda melhor, mas depende do comprimento das hastes e os ganhos fornecidos pelos dados adicionais podem ser pelo menos parcialmente compensados ​​pelo arrasto aerodinâmico que essas hastes criam.

[0037] Em ambas as FIG. 1 e FIG. 2 , os sensores do acelerador podem ser colocados nos locais A e B e opcionalmente nos pontos C e D, para detectar a elevação das asas, nariz e cauda, ​​ao entrar nos limites de um local de elevação. Como a FIG. 3 mostra, quando parte da asa entra em uma térmica (como a asa direita, localização A), esta asa é levantada. Essa elevação pode ser identificada pelo sensor do variômetro, mas também pelo sensor do acelerador, para mostrar a taxa de elevação real, não apenas a pressão de ar mais baixa. Isso fornecerá uma medição melhor e mais precisa para o computador, para fornecer uma decisão mais informada para o piloto ou piloto automático se transformar em elevador.

[0038] Em ambas as FIG. 1 e FIG. 2 , podem ser colocados sensores de temperatura nos locais A e B e opcionalmente nos pontos C e D, para detectar a temperatura do ar nas pontas das asas e opcionalmente, no nariz e na cauda, ​​ao entrar nos limites de um ar quente (térmico). Como a FIG. 3 mostra, quando parte da asa entra em uma térmica (como a asa direita, localização A), esta ponta da asa está dentro de uma térmica, enquanto a outra ponta da asa e todo o resto do sensor medem a temperatura. Esta é uma indicação clara de que a ponta da asa A está em elevação térmica e não em elevação de cumeeira.

[0039] FIG. 3mostra uma térmica (o círculo escuro no lado direito da imagem, onde uma cor mais escura sinaliza uma sustentação mais forte) e um veículo aéreo com parte de sua asa direita na térmica. Neste caso, um sensor de variômetro no local A informa que a pressão do ar baixou e o sensor do acelerador informa que a asa está se movendo para cima. Se nenhum outro sensor relatar alterações semelhantes, o computador anota que a ponta da asa direita está dentro da sustentação. Além disso, ao viajar para frente, o sensor do variômetro A relata uma pressão mais baixa e o sensor do acelerador informa a ponta da asa direita acelerando para cima, e o sensor de temperatura informa o aumento da temperatura do ar. Isso ocorre porque os 3 sensores no local A estão viajando dentro da térmica, aproximando-se de seu centro, onde a pressão do ar é menor e a sustentação é maior e a temperatura está aumentando.

[0040] Enquanto o veículo aéreo continua voando para a frente, o grupo de sensores L na FIG. 4 entrará na térmica e informará os dados do computador indicando que o grupo de sensores L está dentro de uma térmica. Agora o mapa de elevação será baseado em 2 sensores (A e L) e, com o tempo, a imagem do mapa de elevação no computador será mais detalhada e precisa.

[0041] FIG. 3 é um exemplo extremo, onde apenas um sensor (sensores na ponta da asa A neste exemplo) entra na térmica, então o segundo sensor do variômetro entra, como na FIG. 4 , e o computador tem uma quantidade relativamente pequena de dados para tomar uma decisão, mas isso pode ser suficiente. Ele pode desenhar um mapa de elevação educado e identificar provisoriamente o centro de elevação para o piloto/piloto automático. Se o dourador cruzar a térmica mais perto do centro, mais sensores sentirão (e reportarão) a elevação, cada um em sua localização. Aqui, o computador tem muito mais informações, o mapa de sustentação será mais detalhado e confiável e, portanto, a recomendação ao piloto/piloto automático será mais confiável.

[0042] Os sensores da FIG. 3 sentirá a pressão diminuindo enquanto o veículo aéreo cruza, até o ponto em que a ponta de sua asa direita está alinhada com o centro da térmica. Assim que o veículo aéreo passar por este ponto, como na FIG. 4 , a pressão do ar detectada nos sensores A e L começará a aumentar, o que significa que os sensores sentem uma elevação menor. Este é um ponto importante, pois agora o computador do dourador encontrou a sustentação máxima, então sua asa direita aponta para o centro termal e agora a sustentação está diminuindo, e agora deve recomendar ao piloto/piloto automático que comece a virar para a direita , de forma a permanecer na térmica (elevador), e não apenas atravessá-la e sair da área do elevador.

[0043] Se mais grupos de sensores entrarem em uma térmica (como grupos de sensores F, D, C, E etc. na FIG. 4 ), o computador gerará um mapa de elevação que será muito mais detalhado e preciso. Isso é obtido pelo algoritmo do planador, para virar à direita, neste exemplo. Esta seção explica o algoritmo usando a asa direita entrando na térmica como exemplo, mas é o mesmo processo para uma térmica se o lado esquerdo entrar na térmica. No caso ímpar de a asa entrar na termal centrada e de frente, ao passar pela termal (onde a pressão do ar começa a subir), ela pode virar para a direita ou para a esquerda; sempre que detecta uma elevação ligeiramente superior.

[0044] Idealmente, quando o computador tiver gerado alguns mapas de sustentação consecutivos, mostrando um aumento de pressão de ar confiável e estável, significando que a sustentação está diminuindo, este é o ponto em que o computador recomenda que o piloto/piloto automático comece a fazer curvas fechadas no elevador, para ficar na térmica. Se o piloto não reagir, o veículo aéreo sairá do elevador. Neste caso, como o mapa de sustentação está armazenado na memória do computador de bordo, o computador continua recomendando que o piloto retorne à área termal anterior, enquanto também busca uma nova elevação.

[0045] Uma trajetória de voo ideal para obter a melhor elevação e altura em uma térmica atual é mostrada na FIG. 5 . O computador mostra a direção para: 1. ter todos os seus sensores integrados dentro da térmica, para que todas as superfícies das asas dos veículos criem sustentação, para melhor ganho de altura e 2. girar mais próximo do centro termal, onde a sustentação é mais forte, girando no menor raio que o veículo aéreo seja capaz de realizar e o piloto (se for um voo tripulado) possa suportar. Isso deve criar um caminho conforme mostrado na FIG. 5 e ganhe altura máxima de uma corrente térmica.

[0046] O computador do veículo aéreo pode compartilhar a coleção dos mapas de elevação mais recentes com os computadores de outros veículos aéreos (usando comunicação sem fio), para permitir que os computadores dos outros veículos aéreos avaliem e talvez forneçam recomendações aos seus pilotos em locais de elevação promissores .

[0047] Os mapas de elevação podem ser compartilhados com a estação base ou uma nuvem de computação, para serem armazenados e processados. Os dados dessa grande coleção são estatísticas sobre térmicas típicas criadas em um local específico em um período específico do ano (elas também são conhecidas como “térmicas domésticas” na comunidade de veículos aéreos não motorizados). Esses dados podem ser processados ​​por meios de inteligência artificial, para fornecer a melhor estimativa no próximo local de içamento. Esses dados serão inseridos no computador do veículo aéreo dos pilotos novatos, para ajudá-los a permanecer no ar por mais tempo, obtendo recomendações para o histórico de térmicas, além das recomendações de invenções atuais.

[0048] A sustentação gerada pelo vento batendo em uma crista, criando sustentação aérea, pode ser rastreada através de um método semelhante, ou seja, usando sensores variômetros e/ou sensores acelerômetros nas pontas das asas do veículo aéreo, onde o veículo aéreo identificará a sustentação, recomende ao piloto virar para o elevador, identifique se não é uma térmica redonda, mas um elevador de cumeeira, procure o caminho de maior elevador em todos os sensores e recomende ao piloto/piloto automático permanecer neste caminho. A elevação do cume geralmente ocorre em linha reta, mas essa linha acompanha as mudanças geográficas, como um vale, uma curva no cume, etc.

[0049] A discussão é principalmente para veículos aéreos não motorizados, mas é perfeitamente relevante também para veículos aéreos motorizados, ou seja, para ganhar altura enquanto economiza combustível, permitindo que os motores fiquem ociosos ou parados e para proporcionar uma operação geralmente mais silenciosa e barata. Será apreciado que vários sistemas e processos foram divulgados aqui. No entanto, tendo em vista as muitas modalidades possíveis às quais os princípios da presente divulgação podem ser aplicados, deve-se reconhecer que as modalidades aqui descritas em relação às figuras de desenho são apenas ilustrativas e não devem ser consideradas como limitantes do âmbito das reivindicações. Portanto, as técnicas aqui descritas contemplam todas as modalidades que podem estar dentro do escopo das seguintes reivindicações e seus equivalentes.

Reivindicações

1. Um método que compreende o uso de dois variômetros/sensores de pressão em um veículo aéreo, localizados em pontas de asa opostas, para comparar a elevação nas pontas das asas do veículo aéreo e encontrar uma direção para um campo de elevação com base na elevação de ar diferencial lida pelos sensores.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda o uso de mais de 2 variômetros/sensores de pressão no veículo aéreo, localizando-os no veículo aéreo em áreas predeterminadas, para gerar um mapa de elevação mais detalhado em torno do veículo aéreo mostrando a força de elevação nos locais dos sensores.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2 , incluindo o uso de outros sensores adicionais de variômetro/pressão em veículos aéreos localizados na extremidade das hastes extensoras.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3 , caracterizado pelo fato de que as hastes extensoras são dobráveis ​​e se estendem para a frente, para trás e para os lados das asas do veículo aéreo, para fornecer um mapa de elevação mais amplo e detalhado ao redor do veículo aéreo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3 , incluindo ainda o uso de sensores de temperatura, emparelhados com os sensores de variômetro/pressão para obter mais informações sobre o tipo e a natureza da elevação.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5 , caracterizado pelo fato de que o uso de sensores de temperatura, emparelhados com os sensores de variômetro/pressão para obter mais informações sobre o tipo e a natureza da elevação compreende ainda a identificação da elevação como elevação térmica ou elevação do cume com base na temperatura detectada.
7. Um método que compreende: usar um sensor acelerômetro, emparelhado com um variômetro/sensor de pressão e sensor de temperatura, para obter informações sobre a natureza dinâmica da sustentação calculando as derivadas 2.sup.nd e 3.sup.rd da aceleração; e refinar um algoritmo de um mapa de elevação usando a informação sobre a natureza dinâmica da elevação.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 , 4 , 5 e 6 , caracterizado pelo fato de que o veículo aéreo é um veículo aéreo não motorizado.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 , 4 , 5 e 6 , caracterizado pelo fato de que o veículo aéreo é um veículo aéreo motorizado.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 e 7 , usado em um piloto automático totalmente no ar para operar em um computador de bordo e/ou computador remoto para manter o veículo aéreo no ar.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10 , caracterizado pelo fato de que o veículo aéreo compreende ainda um “enxame” de veículos aéreos motorizados ou não motorizados para tarefa ou voo predefinido.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado pelo fato de que o enxame é gerenciado a partir de uma estação de controle de solo.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado pelo fato de que o enxame é gerenciado por um ou mais membros do enxame.

• US Patent and Trademark Office (USPTO) — O USPTO fornece um excelente mecanismo de pesquisa que permite vasculhar (aparentemente) todas as patentes em seu escritório. Prossiga com cautela - você pode facilmente passardiasdo seu tempo vasculhando seus arquivos absolutamente fascinantes.
• US 2019/0107453 A1 — Um PDF da patente original baixado do site do USPTO, no qual este artigo se baseia.