WO2025032276A1

WO2025032276A1 - Delta wing flight simulator

Info

Publication number: WO2025032276A1
Application number: PCT/ES2024/070499
Authority: WO
Inventors: Álvaro TRAVESEDO GIL; David ALONSO URBANO; Diego CALVIÑO FERNANDEZ; Fernando José BLÁZQUEZ PIÑEIRO; Javier ALONSO YÁÑEZ; Miguel Ángel GONZÁLEZ ÁLVAREZ; Pablo Arkadiusz CZAPIGA KALEMBA; Pablo NOGUEIRA IGLESIAS
Original assignee: Udit - Estudios Superiores Internacionales S.L.
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2024-08-05
Publication date: 2025-02-13
Also published as: ES2997157A1

Abstract

The present invention relates to a delta wing flight simulator that comprises a structure (1) with a base (41) and two collapsible arches (42, 43) that can be collapsed by means of actuators hinged on the base (41), according to perpendicular axes that are coplanar and perpendicular to each other, and joined by a sliding crosshead (44), located at the intersection of both arches (42, 43); a pilot support (2) joined to the crosshead (44); a delta wing bar (3) or triangle joined to the crosshead (44) that is located in front of the support (2); a sensor controller (4) for controlling movement of the support (2); a control system (6) that acts on the digital simulation and operates the actuators based on the simulated flight parameters and the pilot's movements detected by the controller (4); and a display system for the pilot.

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Simulador de vuelo de ala delta Hang gliding flight simulator

SECTOR DE LA TÉCNICA TECHNICAL SECTOR

La presente solicitud se refiere a un simulador de vuelo de ala delta con o sin motor, como medio para el aprendizaje o para el entretenimiento, pilotable por jóvenes y adultos. This application relates to a delta-glider flight simulator with or without an engine, as a means of learning or entertainment, pilotable by young people and adults.

ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE ART

Se conoce en la técnica el uso de simuladores de vuelo para el aprendizaje o para el entretenimiento que consisten en pantallas y mandos que simulan una cabina de un avión. Algunos de estos simuladores utilizan realidad virtual para la inmersión del piloto en la simulación. Se conoce también algún intento de simular el vuelo sin motor, como el propio del ala delta. Sin embargo, estos simuladores no llegan a simular de forma adecuada la interacción física en forma de sensaciones y movimientos del piloto. The use of flight simulators for learning or entertainment is known in the art. These simulators consist of screens and controls that simulate an aircraft cockpit. Some of these simulators use virtual reality to immerse the pilot in the simulation. There are also known attempts to simulate gliding, such as that of hang gliding. However, these simulators do not adequately simulate the physical interaction in the form of the pilot's sensations and movements.

El solicitante no conoce ninguna solución a estos problemas similar a la invención. The applicant is not aware of any solution to these problems similar to the invention.

BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN BRIEF EXPLANATION OF THE INVENTION

La invención se refiere a un simulador de vuelo de ala delta según las reivindicaciones y cuyas realizaciones mejoran y resuelven los problemas de la técnica. The invention relates to a delta wing flight simulator according to the claims and whose embodiments improve and solve the problems of the art.

El objetivo es recrear la experiencia de volar en un ala delta sobre escenarios virtuales creados por ordenador, ofreciendo al piloto una experiencia que involucre sensaciones y actuaciones físicas (visuales, auditivas, propioceptivas y de movimiento) muy similares a las reales del vuelo en ala delta. The aim is to recreate the experience of flying a hang glider in virtual computer-generated scenarios, offering the pilot an experience that involves physical sensations and actions (visual, auditory, proprioceptive and movement) very similar to real hang gliding.

Un ala delta es un planeador aerodinámico con una estructura de tubos rígida. El control de vuelo responde al aprovechamiento por parte del piloto del desplazamiento causado por el peso de su cuerpo, así como de las corrientes aerotérmicas del entorno. El piloto puede despegar y aterrizar de pie con la energía de sus piernas. Para considerar un equipo como ala delta éste debe despegar y aterrizar de forma completamente segura y con velocidad de viento en contra menor o igual a 1 metro por segundo. La invención integra varios elementos. Por un lado, una estructura que incorpora elementos móviles que permiten al piloto realizar los movimientos de una situación de vuelo. Dentro de las partes móviles se encuentra el elemento de sujeción del piloto que está suspendido de la estructura en el punto que le permite mantener la posición de tendido de un ala delta. Por otro lado, se tiene un mando o una serie de dispositivos sensores que registran los movimientos practicados por el piloto y los trasladan a un sistema de control para su procesamiento. A hang glider is an aerodynamic glider with a rigid tube structure. Flight control is based on the pilot's use of the displacement caused by the weight of his body, as well as the aerothermal currents of the environment. The pilot can take off and land standing up using the energy of his legs. To be considered a hang glider, a device must take off and land in a completely safe manner and with a headwind speed of less than or equal to 1 meter per second. The invention integrates several elements. On the one hand, a structure that incorporates mobile elements that allow the pilot to perform the movements of a flight situation. Among the mobile parts is the pilot's holding element that is suspended from the structure at the point that allows him to maintain the prone position of a delta wing. On the other hand, there is a control or a series of sensor devices that record the movements made by the pilot and transfer them to a control system for processing.

La estructura está formada por una base, preferiblemente circular, sobre la que se fijan dos arcos de forma semicircular que pueden realizar movimientos de abatimiento sobre dos ejes de sujeción horizontales coplanarios y perpendiculares entre sí. Los movimientos están asistidos por actuadores electromecánicos, hidráulicos o neumáticos. Un arco se sitúa por debajo del otro y en el punto donde se cruzan los arcos se dispone una cruceta. La unión de la cruceta con cada arco es deslizante, de forma que cuando los arcos se mueven la cruceta sigue manteniéndose en la intersección. The structure consists of a base, preferably circular, on which two semicircular arches are fixed, which can perform folding movements on two horizontal support axes that are coplanar and perpendicular to each other. The movements are assisted by electromechanical, hydraulic or pneumatic actuators. One arch is placed below the other and a crosspiece is placed at the point where the arches cross. The union of the crosspiece with each arch is sliding, so that when the arches move the crosspiece remains at the intersection.

El sistema de control se encarga de calcular la respuesta adecuada sobre un escenario virtual y sobre los actuadores que dirigen los elementos móviles que permiten simular el vuelo. Los dispositivos para la visualización del escenario virtual consisten en equipos de gafas de realidad virtual o en su defecto de pantallas digitales situadas frente y a los lados del piloto. Se pueden añadir otros elementos para mejorar la experiencia de vuelo, indicados en la memoria. The control system is responsible for calculating the appropriate response to a virtual scenario and to the actuators that control the mobile elements that allow the flight to be simulated. The devices for viewing the virtual scenario consist of virtual reality glasses or, failing that, digital screens located in front of and to the sides of the pilot. Other elements can be added to improve the flight experience, as indicated in the report.

Otras variantes se indican en el resto de la memoria. Other variants are indicated in the rest of the report.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DESCRIPTION OF FIGURES

Para una mejor comprensión de la invención, se incluyen las siguientes figuras donde se enumeran los elementos estructurales que componen la invención. For a better understanding of the invention, the following figures are included where the structural elements that make up the invention are listed.

Figura 1 : Esquema de un ejemplo de realización. Figure 1: Diagram of an exemplary embodiment.

Figura 2: Esquema del conjunto estructura-soporte del simulador (vista lateral). Figura 3: Esquema del conjunto estructura-soporte del simulador (vista cenital). MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Figure 2: Diagram of the simulator structure-support assembly (side view). Figure 3: Diagram of the simulator structure-support assembly (top view). MODES OF CARRYING OUT THE INVENTION

A continuación, se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta. Below, a brief description is given of one embodiment of the invention, as an illustrative and non-limiting example thereof.

La realización de las figuras comprende una estructura (1 ) formada por una parte fija o base (41 ) preferiblemente circular, y una parte móvil compuesta por dos arcos (42, 43) articulados sujetos a la base mediante unas fijaciones situadas en ejes perpendiculares coplanarios sobre los cuales los arcos pueden abatirse con ayuda de actuadores. La unión de los arcos (42,43) a la base (41 ) se realiza por cuatro fijaciones articuladas que definen los ejes respectivos. The embodiment of the figures comprises a structure (1) formed by a fixed part or base (41), preferably circular, and a mobile part composed of two articulated arches (42, 43) attached to the base by means of fixings located on coplanar perpendicular axes on which the arches can be folded with the aid of actuators. The union of the arches (42, 43) to the base (41) is carried out by four articulated fixings that define the respective axes.

Los arcos (42,43) tienen forma sustancialmente semicircular. Un arco menor (43) encaja debajo de un arco mayor (42) y en el punto de intersección de ambos se tiene una cruceta (44) cuya unión con ambos arcos (42,43) es deslizante, de forma que cuando los arcos se mueven la cruceta sigue manteniéndose en la intersección. Fijados a la cruceta (44) se tiene el soporte (2) de sujeción y de suspensión de un piloto, junto con una barra (3) o triángulo de ala delta que queda situada frente al piloto y a la que éste se agarra para realizar las maniobras de vuelo. La cruceta (44) está formada por dos tramos tubulares, cada uno exterior a uno de los dos arcos (42,43), y unidos entre sí. El soporte (2) está suspendido de la cruceta (44) en la parte superior de la estructura (1 ) donde se encuentra el punto de intersección de los arcos (42,43) de forma que la suspensión del piloto es la propia de un ala delta real. El soporte (2) está suspendido a varios centímetros del suelo para simular la sensación de vuelo en altura. El soporte (2) consta de un arnés o saco, pudiendo ser un arnés real de ala delta o en su defecto otro elemento de sujeción segura similar, que se ajuste a los parámetros de realismo de vuelo de la invención. El soporte (2) y la barra (3) están fijados a la cruceta (44) con unos enganches que permiten modificar su posición para adaptarse a la altura del piloto. The arches (42,43) have a substantially semicircular shape. A smaller arch (43) fits under a larger arch (42) and at the point of intersection of both there is a crosspiece (44) whose union with both arches (42,43) is sliding, so that when the arches move the crosspiece remains at the intersection. Fixed to the crosspiece (44) there is the support (2) for holding and suspending a pilot, together with a bar (3) or delta wing triangle that is located in front of the pilot and to which he grabs to perform the flight maneuvers. The crosspiece (44) is formed by two tubular sections, each one outside one of the two arches (42,43), and joined together. The support (2) is suspended from the crossbar (44) at the top of the structure (1) where the point of intersection of the arches (42,43) is located so that the pilot's suspension is that of a real delta wing. The support (2) is suspended several centimeters from the ground to simulate the sensation of flying at height. The support (2) consists of a harness or bag, which may be a real delta wing harness or, failing that, another similar secure fastening element, which conforms to the flight realism parameters of the invention. The support (2) and the bar (3) are fixed to the crossbar (44) with hooks that allow their position to be modified to adapt to the height of the pilot.

El soporte (2) y la barra (3) permiten el movimiento del piloto en las direcciones lateral y frontal, no en la vertical, manteniendo al piloto dentro de los arcos (42,43). La cruceta (44) es deslizante respecto de los dos arcos (42,43). Esto permite el movimiento de la cruceta (44) a lo largo de los mismos. Cuando un arco (42,43) se mueve, éste empuja a la cruceta (44) a lo largo del otro. La posición de la cruceta (44) queda así definida siempre por la intersección de los dos arcos (42,43), es decir por el ángulo en que está girando cada arco (42,43). De esta forma, el movimiento de cada arco (42,43) ejerce una fuerza sobre la cruceta (44) que produce el movimiento relativo de ésta frente al otro arco (42,43). La combinación del movimiento de los dos arcos (42,43) es la que permite mover a su vez al piloto. El movimiento se realiza sin necesidad de que el piloto aplique excesiva fuerza al estar asistido por los actuadores. The support (2) and the bar (3) allow the movement of the pilot in the lateral and frontal directions, not in the vertical, keeping the pilot within the arcs (42,43). The crosspiece (44) is sliding with respect to the two arcs (42,43). This allows the movement of the crosspiece (44) along them. When one arc (42,43) moves, it pushes the crosspiece (44) along the other. The position of the crosspiece (44) is thus always defined by the intersection of the two arcs (42,43), that is to say by the angle at which each arc (42,43) is turning. In this way, the movement of each arc (42,43) exerts a force on the crosspiece (44) that produces the relative movement of the latter in relation to the another arc (42,43). The combination of the movement of the two arcs (42,43) is what allows the pilot to move in turn. The movement is carried out without the pilot having to apply excessive force as it is assisted by the actuators.

Para simular con realismo las fuerzas de inercia mediante pequeñas inclinaciones del soporte (2), se dispone de una serie de sujeciones elásticas (52) unidas al soporte (2) y a la estructura fija mediante uniones (51 ) que pueden ser enganches o postes (la Figura 3 muestra un ejemplo con cuatro sujeciones elásticas y uniones). Cuando el soporte (2) se desplace por efecto del movimiento de los arcos hacia una posición determinada, el piloto sentirá que una o varias fuerzas tiran del soporte como si se tratara de la fuerza de inercia. In order to realistically simulate the inertial forces by means of small inclinations of the support (2), a series of elastic fasteners (52) are attached to the support (2) and to the fixed structure by means of joints (51) which can be hooks or posts (Figure 3 shows an example with four elastic fasteners and joints). When the support (2) moves due to the movement of the arches towards a certain position, the pilot will feel that one or more forces are pulling on the support as if it were the force of inertia.

La posición del piloto dentro del soporte (2) en el espacio tridimensional dentro de los arcos se obtiene mediante un mando (4) sensor que está fijado en la parte inferior del soporte (2) a la altura del pecho del piloto. El mando (4) puede ser un mando de realidad virtual, un sensor giroscópico o un acelerómetro, pudiendo utilizar luz infrarroja, ondas de radio, etc. El mando (4) también puede estar complementado con sensores en estaciones base fijas situadas alrededor de la estructura fija (1 ), de forma similar a mandos sensores de posición para realidad virtual. The position of the pilot within the support (2) in the three-dimensional space within the arches is obtained by means of a sensor control (4) that is fixed to the lower part of the support (2) at the height of the pilot's chest. The control (4) can be a virtual reality control, a gyroscopic sensor or an accelerometer, and can use infrared light, radio waves, etc. The control (4) can also be complemented with sensors in fixed base stations located around the fixed structure (1), in a similar way to position sensor controls for virtual reality.

El sistema de control (6) recibe las señales de movimiento del mando (4) y genera instrucciones para los actuadores responsables de crear el movimiento de uno o los dos arcos (42,43). Dicho sistema puede estar formado por varios equipos informáticos que ejecutan un software que genera las instrucciones atendiendo a la respuesta del piloto junto con los parámetros de la simulación tales como la altura, la velocidad del viento, la humedad, el peso y la altura del piloto, la longitud de sus brazos, la forma y tamaño del ala delta, etc. El uso del simulador puede requerir de una fase de calibración y configuración de los parámetros de vuelo. El simulador puede ofrecer al piloto una fase de entrenamiento o de aprendizaje de la forma de volar, con explicaciones del funcionamiento del simulador, etc. The control system (6) receives the movement signals from the control (4) and generates instructions for the actuators responsible for creating the movement of one or both arcs (42,43). This system can be made up of several computer units that run software that generates the instructions according to the pilot's response together with the simulation parameters such as altitude, wind speed, humidity, weight and height of the pilot, length of his arms, shape and size of the delta wing, etc. The use of the simulator may require a calibration and configuration phase of the flight parameters. The simulator can offer the pilot a training or learning phase of how to fly, with explanations of the operation of the simulator, etc.

El piloto visualiza el vuelo mediante gafas de realidad virtual (7) o en su defecto mediante un sistema de pantallas digitales frente al piloto y/o a los lados del piloto. Las gafas de realidad virtual (7) pueden ser cualesquiera capaces de desempeñar las funcionalidades requeridas para la recreación de un escenario digital, siendo preferiblemente inalámbricas para evitar cables. En caso de presencia de cables, deben conectarse con las gafas de realidad virtual (7) dentro del arco menor (43). En función de los movimientos del mando (4) y de los parámetros del vuelo simulado, el sistema de control (6) modifica coherentemente la inclinación de los arcos (42,43) así como las imágenes mostradas por las gafas (7) para que se correspondan con la respuesta del piloto en el vuelo. The pilot views the flight using virtual reality glasses (7) or, failing that, using a system of digital screens in front of the pilot and/or on the sides of the pilot. The virtual reality glasses (7) can be any glasses capable of performing the functions required for the recreation of a digital scenario, preferably being wireless to avoid cables. In the case of the presence of cables, they must be connected to the virtual reality glasses (7) within the minor arc (43). Depending on the movements of the control (4) and the parameters of the simulated flight, the control system (6) coherently modifies the inclination of the arcs (42,43) as well as the images shown by the glasses (7) so that they correspond to the pilot's response in flight.

En uno o más puntos de la conexión soporte (2) - arcos (42,43) - base (41 ) se puede disponer de amortiguadores, tales como muelles, que reducen la potencia que necesitan hacer los actuadores para reducir las vibraciones o movimientos de rebote (por ejemplo, de frenado) y así poder ajustarse al objetivo de realismo. At one or more points of the support (2) - arches (42,43) - base (41) connection, shock absorbers, such as springs, can be arranged, which reduce the power that the actuators need to make to reduce vibrations or rebound movements (for example, braking) and thus be able to adjust to the objective of realism.

El simulador es susceptible de incorporar otros elementos que faciliten la sensación inmersiva del piloto, como un sistema de ventiladores con base fija que simule el viento, un seguimiento de la posición de las manos en la barra (3) que permita al sistema de control (6) representar las manos del piloto dentro del entorno virtual, así como otros sistemas de apoyo para los actuadores encargados de mover la parte móvil de la estructura. También puede disponerse de un sistema de bloqueo de alguno de los arcos (42,43) para restringir los movimientos en escenarios de vuelo donde dichos movimientos no sean necesarios. The simulator is capable of incorporating other elements that facilitate the pilot's immersive sensation, such as a fan system with a fixed base that simulates the wind, a tracking of the position of the hands on the bar (3) that allows the control system (6) to represent the pilot's hands within the virtual environment, as well as other support systems for the actuators responsible for moving the mobile part of the structure. A locking system for one of the arches (42,43) may also be provided to restrict movements in flight scenarios where such movements are not necessary.

Claims

1- Delta wing flight simulator, comprising a structure (1) with a base (41) and two folding arches (42,43), by means of actuators articulated at the base (41), according to horizontal axes, coplanar and perpendicular to each other, and joined by a sliding crosspiece (44), located at the intersection of both arches (42,43); a support (2) for a pilot attached to the crosspiece (44); a bar (3) or delta wing triangle attached to the crosspiece (44) remaining in front of the support (2); a control (4) sensor of movement of the support (2); a control system (6) that based on the simulated flight parameters and the movements of the pilot detected by the control (4) acts on the digital simulation and operates the actuators, and a display system for the pilot.

2- Hang gliding flight simulator, according to claim 1, characterized in that the display system consists of virtual reality glasses (7).

3- Delta wing flight simulator, according to claim 1, characterized in that it comprises a series of elastic fasteners (52) attached to the support (2) and the base (41).

4- Hang gliding flight simulator, according to claim 1, characterized in that the support (2) is a harness or a bag.

5- Hang glider flight simulator, according to claim 1, characterized in that it comprises sensors for tracking the position of the hands on the bar (3), and the control system (6) is configured to represent the pilot's hands within the virtual environment.

6- Delta wing flight simulator, according to claim 1, characterized in that it comprises fixed base fans on the perimeter of the base (41).