KR102211475B1 - Aerial vehicle with distributed electric power tilt prop - Google Patents

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이명규
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Abstract

The present invention provides an aerial vehicle comprising: wings extending in both directions of a body; two or four tilt props tilted with respect to the body; and a control unit for controlling the tilt props. The tilt props (150) each include: a rotating shaft (151); a plurality of blades (152) extending in the radial direction of the rotating shaft; a shaft gear (153) provided at one end of the rotating shaft; a plurality of motor gears (155) rotating in engagement with the shaft gear; electric motors (156) respectively provided on the motor gears to transmit rotational force to the motor gears; and electronic speed controllers (158) respectively provided on the electric motors to adjust the speed of the electric motors. The aerial vehicle can minimize the number of propellers, power transmission shafts, and the like, which are mechanical parts with relatively high reliability, to two or four as in tilt rotor or quad tilt prop aerial vehicles, and can have multiple electric motors and multiple electronic speed controllers, which are power sources, thereby increasing safety. The aerial vehicle enables safe flight with only the remaining electric motors even if some of the electric motors malfunction, and can minimize the number of prop-rotors, thereby preventing the complexity of the machine and reducing weight.

Description

분산 전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기{AERIAL VEHICLE WITH DISTRIBUTED ELECTRIC POWER TILT PROP}Aircraft with distributed electric power tilt prop{AERIAL VEHICLE WITH DISTRIBUTED ELECTRIC POWER TILT PROP}

본 발명은 전기동력을 이용하는 틸트로터 및 틸트프롭 항공기의 분산전기동력 전달 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a distributed electric power transmission structure of a tilt rotor and tilt prop aircraft using electric power.

틸트로터 내지 틸트프롭 항공기는 날개를 틸팅 가능하도록 로터가 구비되어 있어서, 이착륙 시에는 로터가 수직 방향으로 배치되어 비행체의 수직 이착륙이 가능하고, 전진비행시에는 로터가 전방으로 90도 틸팅되어 고속의 고정익 비행이 가능하다. 틸트로터 항공기는 좌우 날개에 각각 로터가 설치되고 서로 반대방향으로 로터가 회전하는 탠덤(tandem) 방식의 로터 시스템을 구비한다. 이러한 탠덤 로터 방식의 항공기는 한 개의 로터가 동체 중앙에 설치되는 단일 로터 헬리콥터와 달리 좌우 로터의 토크가 서로 상쇄되기 때문에 꼬리 로터가 필요 없으며, 비행체의 자세제어 방식 역시 서로 상이하다.Tilt-rotor or tilt-prop aircraft are equipped with rotors to tilt the wings, so during take-off and landing, the rotors are arranged in a vertical direction to allow vertical take-off and landing of the aircraft. Flight is possible. The tiltrotor aircraft has a tandem rotor system in which rotors are installed on the left and right wings, and the rotors rotate in opposite directions. Unlike a single rotor helicopter in which one rotor is installed in the center of the fuselage, the tandem rotor type aircraft does not require a tail rotor because the torques of the left and right rotors cancel each other, and the attitude control method of the aircraft is also different from each other.

일반적으로 틸트로터 항공기의 경우 로터 블레이드의 피치조절 기능을 가지며 수직이착륙, 수직 이륙후 정지하는 동작인 제자리비행(호버링), 회전익모드에서의 저속 비행, 고정익 모에서의 고속비행이 모두 가능하다.In general, a tiltrotor aircraft has the function of adjusting the pitch of the rotor blades and is capable of vertical take-off and landing, hovering in place (hovering), which is the motion to stop after vertical take-off, low-speed flight in rotary wing mode, and high-speed flight in fixed wing mode.

최근 전세계적으로 미래형 자율비행 개인용항공기(PAV) 또는 에어택시(Air Taxi) 용도로 신개념 비행체 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이의 일환으로 전기동력을 이용하는 전기추진 비행체 형상이 제안되고 있다(도 1 또는 도 2 참조).Recently, the development of new concept aircraft for future autonomous personal aircraft (PAV) or air taxi (Air Taxi) is being actively developed worldwide, and as part of this, an electric propulsion aircraft shape using electric power has been proposed (Fig. 1 or Fig. 1). 2).

그런데, 종래의 전기추진 비행체는 최소 6개 이상의 다수 프롭로터를 비행체에 장착하며, 각각의 프롭로터는 추력 또는 양력을 발생시키는 프로펠러와 동력을 제공하는 전기모터가 세트로 구성됨에 따라 6개 이상의 프롭로터가 장착될 경우 동수의 프로펠러와 전기모터가 장착되는 것이 일반적이다.However, the conventional electric propulsion vehicle is equipped with at least six propellers on the vehicle, and each propeller is composed of a set of propellers that generate thrust or lift and an electric motor that provides power. When a rotor is installed, it is common to have the same number of propellers and electric motors.

이러한 종래의 전기추진 비행체는 다수의 프롭로터 중 1개의 프롭로터에 고장이나 파손이 발생할 경우 나머지 정상작동 프롭로터를 이용하여 비행체의 자세유지 및 비행이 가능해야 하는데, 다수의 프롭로터 중 1개의 프롭로터의 고장이나 파손이 발생할 수 있는 경우의 수가 프롭로터의 개수만큼 존재하고 모든 경우의 수만큼 정상적인 자세유지 및 비행이 가능토록 비행제어 알고리즘이 개발되고 안전함을 기술적으로 검증해야 하고, 또한 유인기의 감항인증에 요구되는 안전도를 만족시키기 위해서는 프롭로터의 수만큼 신뢰도가 높아야 하는데, 이러한 안전성과 감항인증 및 비행 신뢰성을 확보하기가 어려운 문제가 있다.Such a conventional electric propulsion vehicle should be able to maintain the attitude of the aircraft and fly by using the remaining normally operating prop rotors when failure or damage occurs in one of the prop rotors. A flight control algorithm has to be developed and technically verified to be safe to ensure that there are as many cases as the number of rotor failures or damage can occur as the number of prop-rotors, and to maintain a normal attitude and fly as much as in all cases. In order to satisfy the degree of safety required for airworthiness certification, reliability must be as high as the number of propellers, and it is difficult to secure such safety, airworthiness certification, and flight reliability.

본 발명은 다수의 틸트프롭을 구비한 항공기에서 기계부품에 비하여 상대적으로 안정성이 취약한 전기모터 및 전자속도조절기를 다중화하여 안전성을 높이는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하며, 구체적으로는 전기모터 일부가 고장이 발생하는 경우에도 나머지 전기모터만으로 안전한 비행이 가능하도록 하면서도 항공기구조의 복잡성을 방지하고 중량을 절감하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a technology to increase safety by multiplexing electric motors and electronic speed controllers that are relatively weak in stability compared to mechanical parts in an aircraft equipped with a plurality of tilt props, and specifically, some electric motors are broken. Even when this occurs, the purpose of providing a technology that prevents the complexity of the aircraft structure and reduces weight while allowing safe flight with only the remaining electric motors.

즉, 본 발명은 전기동력을 이용하는 틸트로터 및 틸트프롭 항공기에서 각각의 프롭로터에 다수의 전기모터를 적용하고 1개의 전기모터에 고장 또는 이상이 발생하더라도 나머지 전기모터의 동력을 이용하여 프롭로터에서 생성하는 양력 및 조종력으로 비행체가 안전하게 착륙을 할 수 있도록 하여 비행안전성을 향상시키는 것이 주목적이다. That is, the present invention applies a plurality of electric motors to each prop rotor in a tilt rotor and tilt prop aircraft using electric power, and even if a failure or abnormality occurs in one electric motor, it is generated in the prop rotor using the power of the remaining electric motors. Its main purpose is to improve flight safety by allowing the vehicle to land safely with the lift and control power.

본 발명은, 몸체의 양측 방향으로 연장되는 날개와, 상기 몸체에 대하여 틸트되는 2개 또는 4개의 틸트프롭과, 상기 틸트프롭을 제어하는 제어부를 포함하는 항공기로서, 상기 틸트프롭(150)은, 회전 샤프트(151); 상기 회전 샤프트의 방사 방향으로 연장되는 복수 개의 블레이드(152); 상기 회전 샤프트의 일단에 구비되는 샤프트 기어(153); 상기 샤프트 기어와 맞물려서 회전하는 복수 개의 모터기어(155); 상기 모터기어 각각에 구비되어 상기 모터기어에 회전력을 전달하는 전기모터(156); 및 상기 전기모터 각각에 구비되어 전기모터의 속도를 조절하는 전자속도조절기(158);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산 전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기를 제공한다. The present invention is an aircraft comprising a wing extending in both directions of the body, two or four tilt props tilted with respect to the body, and a control unit for controlling the tilt prop, the tilt prop 150, A rotating shaft 151; A plurality of blades 152 extending in the radial direction of the rotating shaft; A shaft gear 153 provided at one end of the rotating shaft; A plurality of motor gears 155 engaged with the shaft gears and rotated; An electric motor 156 provided in each of the motor gears to transmit rotational force to the motor gears; And an electronic speed controller 158 provided in each of the electric motors to adjust the speed of the electric motor. It provides an aircraft having a distributed electric power tilt prop.

상기 제어부는, 상기 복수 개의 전기모터 중 어느 하나가 고장이 나면, 나머지 정상 동작하는 전기모터만을 회전시켜 상기 회전 샤프트에 회전력을 전달하되, 상기 회전 샤프트 회전에 소요되는 동력을 정상 동작하는 전기모터에 균등하게 분배하여 감당하게 하고, 상기 고장난 전기모터의 축은 상기 회전 샤프트와 함께 자유 회전하도록 제어한다.If any one of the plurality of electric motors fails, the control unit rotates only the remaining normally operating electric motors and transmits the rotational force to the rotating shaft, and the power required for rotating the rotating shaft is transferred to the normal operating electric motor. Evenly distributed and handled, the shaft of the failed electric motor is controlled to freely rotate with the rotating shaft.

상기 전기모터의 회전력을 상기 모터기어로 전달하는 모터축(157); 및 상기 모터축과 상기 모터기어 사이에 구비되어 일방향으로만 회전력을 전달하는 원웨이클러치 베어링을 더 포함하고, 상기 고장난 모터 축의 회전에 의하여 역기전력이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.A motor shaft 157 for transmitting the rotational force of the electric motor to the motor gear; And a one-way clutch bearing provided between the motor shaft and the motor gear to transmit rotational force in only one direction, and preventing back electromotive force from being generated by rotation of the failed motor shaft.

상기 샤프트 기어(153)에 맞물리는 모터기어는 최소 2개 이상이면 되고, 바람직하게는 4개 또는 6개가 배치되는 것이 좋다.The number of motor gears meshed with the shaft gear 153 may be at least two, and preferably four or six motor gears are preferably arranged.

본 발명은 상기 구성에 의해서, 신뢰도가 상대적으로 높은 기계부품인 프로펠러 및 동력전달 축 등의 수는 틸트로터 또는 쿼드틸트프롭 비행체와 같이 2개 또는 4개로 최소화하고 동력원인 전기모터 및 전자속도조절기를 다중화 하여 안전성을 높인 효과가 있으며, 전기모터 일부가 오작동이 나는 경우에도 나머지 전기모터만으로 안전한 비행이 가능하도록 하며, 프롤로터수를 최소화하여 기계장치의 복잡성을 방지하고 중량을 절감하는 등의 효과가 발생한다.The present invention minimizes the number of propellers and power transmission shafts, which are mechanical parts with relatively high reliability, to two or four, such as a tiltrotor or quad-tilt prop aircraft, and multiplexes electric motors and electronic speed controllers as power sources. As a result, safety is enhanced, and even if a part of the electric motor malfunctions, safe flight is possible with only the remaining electric motors, and the number of prolotors is minimized to prevent the complexity of mechanical devices and to reduce weight. .

도 1과 도 2는 종래기술에 따른 전기추진 비행체의 모습이며,
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기의 개념도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전기동력 틸트프롭의 사시도이며,
도 6은 전기모터 최대 출력 회전속도(RPM)가 프롤의 최적 회전속도보다 높아 전기모터의 효율을 높이기 위해서 종래 기술에 적용되었던 벨트를 이용한 감속장치 사시도이며,
도 7과 8은 본 발명에 따른 분산전기동력 틸트프롭의 내부 구조의 일부 모습이며, 도 7은 정상작동시 프롭로터 요구동력을 4개의 모터가 1/4씩 분담하고, 도 8은 1개의 모터 고장시 정상작동하는 나머지 3개의 모터가 프롭로터 요구 동력을 1/3씩 분담하는 개념을 나타낸다.
1 and 2 are views of the electric propulsion vehicle according to the prior art,
3 and 4 are conceptual diagrams of an aircraft having a distributed electric power tilt prop according to an embodiment of the present invention,
5 is a perspective view of a distributed electric power tilt prop according to an embodiment of the present invention,
6 is a perspective view of a reduction device using a belt applied in the prior art in order to increase the efficiency of the electric motor because the maximum output rotation speed of the electric motor (RPM) is higher than the optimum rotation speed of the prol
7 and 8 are partial views of the internal structure of the distributed electric power tilt prop according to the present invention, and FIG. 7 shows the four motors share the required power of the prop rotor during normal operation by 1/4, and FIG. 8 shows one motor. In the event of a failure, the remaining three motors that operate normally share the required power of the prop rotor by 1/3.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In addition, the terms used are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents of the present specification.

도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기의 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전기동력 틸트프롭의 사시도이며, 도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전기동력 틸트프롭의 내부 구조의 일부 모습이다.3 and 4 are conceptual diagrams of an aircraft having a distributed electric power tilt prop according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of a distributed electric power tilt prop according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7 to 8 is a partial view of the internal structure of a distributed electric power tilt prop according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

전기추진 비행체는 동력원으로 전력을 이용하여 회전력을 전기모터로 얻고 이를 프로펠러 회전력으로 사용하여 비행추진력을 얻게 된다. 일반적으로 기계구성품인 프로펠러는 신뢰도가 상대적으로 높으며, 전기추진 비행체에서 안전성 향상의 대상은 전기모터 또는 전자속도조절기(ESC, electronic speed control)가 주된 대상이 된다. 본 발명은 이를 반영하여 신뢰도가 상대적으로 높은 기계부품인 프로펠러 및 동력전달 축은, 도 3 내지 도 4와 같이, 2개 또는 4개로 최소화 하고, 동력원인 전기모터 및 전자속도조절기를 다중화하여 안전성을 높이는 것이 특징이다. 그리고, 일반적으로 도 6과 같이 모터의 최대출력 회전속도(RPM)는 프롭의 최적 회전속도보다 크게 높아 모터의 효율을 높이기 위해서는 감속을 위한 벨트 또는 감속을 위한 기어를 사용하나 본 별명은 프롭축에 연결되는 기어 주변에 작은 직경은 모터기어를 다수 배치함으로써 별도의 감속장치가 필요 없게 된다. Electric propulsion aircraft uses electric power as a power source to obtain rotational force from an electric motor and use it as propeller rotational force to obtain flight propulsion. In general, propellers, which are mechanical components, have relatively high reliability, and electric motors or electronic speed control (ESC) are the main targets for safety improvement in electric propulsion vehicles. The present invention reflects this and minimizes two or four propellers and power transmission shafts, which are mechanical parts with relatively high reliability, as shown in Figs. 3 to 4, and increases safety by multiplexing electric motors and electronic speed controllers as power sources. It is a feature. In general, as shown in FIG. 6, the maximum output rotational speed (RPM) of the motor is greater than the optimum rotational speed of the prop, so to increase the efficiency of the motor, a belt for reduction or a gear for reduction is used. There is no need for a separate reduction device by arranging a large number of small diameter motor gears around the connected gears.

이를 통해, 개인용항공기 또는 에어택시의 보편적인 비행체 형상으로 제시되고 있는 다중분산전기추진 비행체는 다수의 추진장치(프롭로터+전기장치)를 장착함으로서 비행 중 1개의 추진장치에 고장이 발생하더라도 안정한 비행이 가능하도록 하는 근본적인 목적을 만족시키는 동시에 프롭로터수 증가를 최소화 하여 기계장치의 복잡성 방지 및 중량을 절감시킨 것이다.Through this, the multidistributed electric propulsion vehicle presented as a universal vehicle shape of a personal aircraft or air taxi is equipped with a number of propulsion devices (proprotor + electric device), so that even if one propulsion device fails during flight, it is stable. It satisfies the fundamental purpose of making this possible, while minimizing the increase in the number of propellers, thereby preventing the complexity of the machine and reducing the weight.

일반적으로 수직이착륙기의 비행효율은 프롭로터의 직경이 상대적으로 클수록 향상되기 때문에 동일한 무게의 비행체에 대하여 프롭로터수를 줄이고 프롭로터 직경을 상대적으로 크게 함으로써 비행효율을 향상시킬 수 있다. 간단한 모멘텀이론을 이용하면 제자리 비행에 요구되는 프롭로터 소모동력에 대한 발생추력의 비를 나타내는 power loading(PL)과 프롭로터 면적에 대한 추력비를 나타내는 disk loading(DL)의 식은 다음과 같이 표현된다.In general, since the flight efficiency of a vertical take-off and landing aircraft is improved as the diameter of the propeller is relatively large, it is possible to improve the flight efficiency by reducing the number of prop rotors and increasing the prop rotor diameter for a vehicle of the same weight. Using a simple momentum theory, the equations of power loading (PL), which represents the ratio of the generated thrust to the prop-rotor consumption power required for in-situ flight, and disk loading (DL), which represents the ratio of the thrust to the prop-rotor area, are expressed as follows. .

Figure 112019122383654-pat00001
Figure 112019122383654-pat00001

수직이착륙 비행체의 제자리 비행시 요구되는 프롭로터의 총추력은 비행체 총중량과 동일하고 프롭의 개수가 증가할수록 DL 이 상대적으로 증가함에 따라 비행효율(성능)을 나타내는 PL이 감소하게 된다. 참고로 PL이 크지면 동일한 비행체 무게 즉, 요구추력에 대해 요구 동력은 감소하고 이는 연료소모율이 감소하게 된다. 이러한 원리로 비행체 중량이 동일할 경우 프롭로터의 개수가 최소화되고 프롭로터의 직경이 여러 설계 제한치 내에서 최대가 될 때 비행효율(성능)이 최대가 된다. When the vertical take-off and landing aircraft fly in place, the total thrust of the prop rotor required is the same as the total weight of the aircraft, and as the number of props increases, the DL relatively increases, so that the PL indicating flight efficiency (performance) decreases. For reference, when the PL is large, the required power is reduced for the same weight of the vehicle, that is, the required thrust, and this decreases the fuel consumption rate. With this principle, when the weight of the vehicle is the same, the number of propellers is minimized, and the flight efficiency (performance) is maximized when the diameter of the propeller is maximized within several design limits.

본 발명은 기존의 다중분산 추진 시스템에 비하여 프롭로터의 개수가 감소되어 전체 부품수가 감소하고 반대로 정비성 및 안전성이 향상되며, 부수적으로 개별 블레이드 및 프로펠러의 균일성을 맞추는데 소요되는 많은 작업(트랙 & 밸런싱, 피치각 교정 등) 소요시간, 비행전후 점검에 소요되는 시간이 대폭 감소하는 효과를 가져오는 장점이 있다.In the present invention, the number of propellers is reduced compared to the conventional multi-dispersion propulsion system, so that the total number of parts is reduced, and on the contrary, maintainability and safety are improved, and as a result, a lot of work required to match uniformity of individual blades and propellers (track & Balancing, pitch angle correction, etc.) It has the advantage of significantly reducing the time required for inspection before and after flight.

도 4 내지 도 5을 보면, 본 발명은, 몸체(110)와 함께 몸체의 양측 방향으로 연장되는 날개(120)와, 상기 몸체에 대하여 틸트되는 2개 또는 4개의 틸트프롭(150)과, 상기 틸트프롭에 구비되어 회전하는 블레이드(152)와, 상기 틸트프롭을 제어하는 제어부를 포함한다.4 to 5, the present invention includes a blade 120 extending in both directions of the body together with the body 110, two or four tilt props 150 tilted with respect to the body, and the It includes a blade 152 provided in the tilt prop and rotates, and a control unit for controlling the tilt prop.

상기 틸트프롭(150)은, 회전 샤프트(151)와, 상기 회전 샤프트의 방사 방향으로 연장되는 복수 개의 블레이드(152)와, 상기 회전 샤프트의 일단에 구비되는 샤프트 기어(153)와, 상기 샤프트 기어와 맞물려서 회전하는 복수 개의 모터기어(155)와, 상기 모터기어 각각에 구비되어 상기 모터기어에 회전력을 전달하는 전기모터(156)와, 상기 전기모터 각각에 구비되어 전기모터의 속도를 조절하는 전자속도조절기(158)를 포함한다. The tilt prop 150 includes a rotation shaft 151, a plurality of blades 152 extending in a radial direction of the rotation shaft, a shaft gear 153 provided at one end of the rotation shaft, and the shaft gear A plurality of motor gears 155 engaged with and rotating, an electric motor 156 provided in each of the motor gears to transmit rotational force to the motor gears, and an electron provided in each of the electric motors to control the speed of the electric motor It includes a speed controller 158.

본 발명의 비행체에 구비된 배터리 등에서 전력을 공급받아 상기 전기모터(156)가 회전하면 모터의 회전력이 맞물린 기어들을 통해서 상기 회전 샤프트로 전해져서 블레이드(152)가 회전하여 양력과 추진력을 발생시킨다.When the electric motor 156 rotates by receiving power from a battery provided in the aircraft of the present invention, the rotational force of the motor is transmitted to the rotational shaft through gears meshed with the blade 152 to generate lift and propulsion.

상기 전기모터의 최대 출력 회전속도(RPM)는 회전 샤프트의 최적 회전속도보다 높은 것이 일반적이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전기모터의 효율을 높이기 위해서 상기 모터축(157)에는 상기 모터축이 제1축(157a)와 제2축(157b)로 이루어지고 이들 사이에는 감속용 벨트(B)가 종래기술에는 주로 적용되었다. 다만, 감속용 벨트가 아니라 감속용 기어가 구비될 수도 있다. 본 발명에서는 도7내지 도8에서 보는 바와 같이, 상기 샤프트 기어(153)에 맞물리는 모터기어는 최소 2개 이상의 복수 개가 배치된다.In general, the maximum output rotational speed (RPM) of the electric motor is higher than the optimum rotational speed of the rotating shaft. As shown in Fig. 6, in order to increase the efficiency of the electric motor, the motor shaft 157 includes a first shaft 157a and a second shaft 157b, and a deceleration belt B ) Was mainly applied to the prior art. However, a gear for reduction may be provided instead of a belt for reduction. In the present invention, as shown in Figs. 7 to 8, a plurality of motor gears meshed with the shaft gear 153 are disposed at least two or more.

본 발명에 따른 비행체의 상기 제어부는, 상기 복수 개의 전기모터(156) 중 어느 하나의 전기모터(도 8의 156-1)가 고장이 나면, 나머지 정상 동작하는 전기모터만을 회전시켜 상기 회전 샤프트(151)에 회전력을 전달하게 한다. 그리고, 상기 제어부는, 상기 회전 샤프트(151)의 회전에 소요되는 동력을 정상 동작하는 전기모터들에 균등하게 분배하여 감당하게 하고, 고장난 전기모터(156-1)의 축은 상기 회전 샤프트와 함께 자유 회전하도록 제어한다. The control unit of the flight vehicle according to the present invention, when any one of the plurality of electric motors 156 (156-1 in Fig. 8) fails, rotates only the remaining normal operating electric motor to rotate the shaft ( 151). In addition, the control unit distributes the power required for rotation of the rotation shaft 151 equally to the electric motors operating normally, and the shaft of the failed electric motor 156-1 is free together with the rotation shaft. Control to rotate.

상기 전기모터의 하나가 고장나더라도 상기 회전 샤프트(151)와 기어로 맞물려 있는 상태이므로, 회전력이 회전 샤프트에서 고장난 전기모터로 전달되어 전기모터에 역기전력이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 전기모터의 회전력을 상기 모터기어로 전달하는 모터축(157)과 상기 모터기어(155) 사이에 구비되어 일방향으로만(전기모터에서 모터기어 방향으로만) 회전력을 전달하는 원웨이클러치 베어링을 구비하도록 함으로써, 상기 고장난 모터 축의 회전에 의하여 역기전력이 발생하지 않도록 한다.Even if one of the electric motors fails, since the rotation shaft 151 is engaged with the gears, it is preferable that the rotational force is transmitted from the rotational shaft to the failed electric motor so that back electromotive force does not occur in the electric motor. To this end, it is provided between the motor shaft 157 and the motor gear 155 that transmits the rotational force of the electric motor to the motor gear, and transmits the rotational force only in one direction (from the electric motor to the motor gear). By providing a clutch bearing, back electromotive force is prevented from being generated by rotation of the failed motor shaft.

본 발명은, 다중 전기모터 방식 적용시 프롭로터축과 모터축 기어 직경을 적절히 조절하여 원하는 감속이 가능함에 따라서 회전속도 감속을 위한 추가의 장치가 요구되지 않고, 도 8과 같이 하나의 모터가 고장나더라도 나머지 3개의 모터가 동력을 균등하게 분배하여 감당하게 되며 고장난 모터축은 프롭토러의 축, 즉 샤프트 축(151)과 같이 자유 회전하게 된다. 도 7과 도 8에 표기된 'Ppop'은 정상비행에 필요한 프롭로터의 요구(필요) 마력을 의미한다.In the present invention, when the multi-electric motor method is applied, a desired deceleration is possible by appropriately adjusting the proprotor shaft and the motor shaft gear diameter, so that an additional device for reducing the rotational speed is not required, and one motor is broken as shown in FIG. Even if it does, the remaining three motors distribute and handle the power evenly, and the failed motor shaft rotates freely like the shaft of the propeller, that is, the shaft shaft 151. 'Ppop' shown in FIGS. 7 and 8 means the required (necessary) horsepower of the prop rotor required for normal flight.

그림에서 전기모터의 개수를 4개로 도시하였으나, 모터의 개수는 4개로 한정되는 것은 아니며 원하는 최적의 개수 조합이 가능하다. 즉, 모터의 크기는 모터의 최대마력에 비례하여 커지는데, 모터의 개수를 2개 이상부터 장착 공간이 허용되는 최대의 수까지 최적의 개수 조합이 가능하며, 개별 전기모터의 최대마력에 모터의 개수를 곱한 값이 프롭로터가 요구하는 최대 동력보다 여유있게 모터를 선정함으로써 1개의 모터에 고장이 발생하더라도 나머지 모터로 비행에 필요한 요구마력의 제공이 가능하고 안전한 비행 또는 안전한 장소로의 귀환이 가능하게 된다. In the figure, the number of electric motors is shown as four, but the number of motors is not limited to four, and a desired optimal number combination is possible. In other words, the size of the motor increases in proportion to the maximum horsepower of the motor, and the optimal number combination is possible from two or more motors to the maximum number of mounting spaces allowed, and the maximum horsepower of an individual electric motor By selecting the motor so that the value multiplied by the number is more than the maximum power required by the prop rotor, even if one motor fails, the remaining motors can provide the required horsepower required for flight, and a safe flight or return to a safe place is possible. Is done.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

Claims (4)

몸체의 양측 방향으로 연장되는 날개와, 상기 몸체에 대하여 틸트되는 2개 또는 4개의 틸트프롭과, 상기 틸트프롭을 제어하는 제어부를 포함하는 항공기로서,
상기 틸트프롭(150)은,
회전 샤프트(151); 상기 회전 샤프트의 방사 방향으로 연장되는 복수 개의 블레이드(152); 상기 회전 샤프트의 일단에 구비되는 샤프트 기어(153); 상기 샤프트 기어와 맞물려서 회전하는 복수 개의 모터기어(155); 상기 모터기어 각각에 구비되어 상기 모터기어에 회전력을 전달하는 전기모터(156); 및 상기 전기모터 각각에 구비되어 전기모터의 속도를 조절하는 전자속도조절기(158);를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 전기모터 중 어느 하나가 고장이 나면, 나머지 정상 동작하는 전기모터만을 회전시켜 상기 회전 샤프트에 회전력을 전달하되,
상기 회전 샤프트 회전에 소요되는 동력을 정상 동작하는 전기모터에 균등하게 분배하여 감당하게 하고, 고장난 전기모터의 축은 상기 회전 샤프트와 함께 자유 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 분산 전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기.
An aircraft comprising wings extending in both directions of the body, two or four tilt props tilted with respect to the body, and a control unit for controlling the tilt prop,
The tilt prop 150,
Rotating shaft 151; A plurality of blades 152 extending in the radial direction of the rotating shaft; A shaft gear 153 provided at one end of the rotating shaft; A plurality of motor gears 155 engaged with the shaft gears to rotate; An electric motor 156 provided in each of the motor gears to transmit rotational force to the motor gears; And an electronic speed controller 158 provided in each of the electric motors to adjust the speed of the electric motor.
The control unit,
When any one of the plurality of electric motors fails, only the remaining normal operating electric motors are rotated to transmit rotational force to the rotating shaft,
Distributed electric power tilt prop, characterized in that the power required for rotation of the rotating shaft is equally distributed to the electric motor operating normally, and the shaft of the failed electric motor is controlled to freely rotate together with the rotating shaft. One aircraft.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전기모터의 회전력을 상기 모터기어로 전달하는 모터축(157); 및 상기 모터축과 상기 모터기어 사이에 구비되어 일방향으로만 회전력을 전달하는 원웨이클러치 베어링;을 더 포함하고,
고장난 모터 축의 회전에 의하여 역기전력이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 분산 전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기.
The method of claim 1,
A motor shaft 157 for transmitting the rotational force of the electric motor to the motor gear; And a one-way clutch bearing provided between the motor shaft and the motor gear to transmit rotational force only in one direction,
An aircraft having a distributed electric power tilt prop, characterized in that the back electromotive force is not generated by rotation of a broken motor shaft.
제1항에 있어서,
상기 샤프트 기어(153)에 맞물리는 모터기어는 2개 이상의 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는, 분산 전기동력 틸트프롭을 구비한 항공기.

The method of claim 1,
An aircraft having a distributed electric power tilt prop, characterized in that a plurality of motor gears meshed with the shaft gear 153 are provided.

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