KR100958598B1

KR100958598B1 - 무인 헬리콥터

Info

Publication number: KR100958598B1
Application number: KR1020077027072A
Authority: KR
Inventors: 오사무 사카모토; 이쿠히코 히라미; 히로노리 나카야마
Original assignee: 야마하하쓰도키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2010-05-18
Also published as: WO2007015447A1; US20100181416A1; JP4589394B2; JPWO2007015447A1; KR20080005967A; CN101238033A

Abstract

메인 바디(4)와 테일 바디를 갖는 기체(1a)와, 메인 바디(4)의 상방에 설치되고 기체(1a)내의 엔진이 구동하는 메인 로터(6)와, 테일 바디(5)의 후방부에 설치된 테일 로터를 구비한다. 메인 바디(4)의 좌우 하부로부터 하방으로 연장된 좌우 한쌍의 지지 다리(8, 8)와, 이들 지지 다리(8)의 하단부에 설치되고, 정면에서 보았을 때 메인 바디(4)보다 기체(1a) 폭방향의 외측에 위치하는 좌우 한쌍의 스키드(9)를 구비한다. 측면에서 보았을 때 스키드(9) 전단보다 전방에 위치하고, 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근으로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 수풍면이 기체(1a)의 전후 방향을 지향하는 라디에이터(71)를 구비한다. 이 라디에이터(71)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 외측단은 정면에서 보았을 때 라디에이터(71)에 근접한 메인 바디 저면(83)의 외측 에지보다 외측방으로 돌출된다. 또한, 이 라디에이터(71)의 외측단(71a)은 스키드(9)보다 기체(1a) 폭방향의 내부에 위치되어 있다.

무인 헬리콥터

Description

무인 헬리콥터{UNMANNED HELICOPTER}

본 발명은 라디에이터를 구비한 무인 헬리콥터에 관한 것이다.

종래부터, 오퍼레이터가 기체를 보면서 원격 조작할 수 있는 무인 헬리콥터에 의해 상공으로부터의 농약 살포나 항공 사진 또는 비디오 등의 촬영이 행해지고 있다. 최근의 무인 헬리콥터는 GPS를 이용함으로써 오퍼레이터의 시야 밖이라도 비행시킬 수 있게 되어 왔다. 이 결과, 이 종류의 무인 헬리콥터는 예를 들면, 화산이나 재해 현장 등과 같이 유인 헬리콥터가 다가가기 어려운 장소의 촬영이 가능해서 실제로 이러한 장소에서 활약하고 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 2002-166893호 공보에는 농약 등의 약제를 살포하는 무인 헬리콥터가 개시되어 있고, 일본 특허 공개 2002-293298호 공보에는 항공 사진 등을 촬영하는 무인 헬리콥터가 개시되어 있다.

종래의 무인 헬리콥터는 기체의 최전방부이며 기체의 폭방향 중앙부에 비스듬하게 전상방을 지향하는 라디에이터를 구비하고 있다. 이 라디에이터는 기체가 전진할 경우에는 비행에 의해 바람을 정면으로 받음과 아울러 메인 로터로부터의 다운워시(downwash)를 받는다. 이에 따라, 전진시에 라디에이터의 냉각수가 냉각되기 때문에 엔진을 냉각할 수 있다.

농약 살포의 용도로 사용되는 무인 헬리콥터는 조종의 용이성을 고려하여 통상은 소정 면적의 범위에서 전진 및 후진을 반복하도록 사용되고 있다. 이때, 후진시에는 라디에이터는 정면으로부터 바람을 받을 수 없기 때문에 냉각 성능이 저하된다. 그러나, 농약 살포의 경우에는 일정한 거리를 후진한 후에 다시 전진하기 때문에 호버링(hovering)이나 저속 후진 등의 비행은 적다. 따라서, 장시간에 걸쳐 정면의 라디에이터가 바람을 받지 않게 되지 않는다. 이에 따라, 기체의 정면에 구비된 라디에이터만에 의해 충분히 엔진을 냉각할 수 있다.

그러나, 헬리콥터는 전진, 후진 이외에도 저속 후진이나 정지 비행(호버링) 등을 행하는 경우가 많다. 상공에서의 감시나 관측 촬영, 정점 촬영 등을 행하는 무인 헬리콥터는 상공에서 호버링하거나 저속 후진으로 비행을 하지 않으면 안되는 경우가 있다. 이러한 조건에서 장시간 비행하면 기체의 정면에 비행에 의한 바람을 받기 어려워져서 라디에이터로의 유입 공기가 저감한다. 이에 따라, 이러한 비행을 행할 경우는 충분히 엔진을 냉각할 수 없게 된다.

엔진의 냉각 성능을 향상시킨 무인 헬리콥터로서는 예를 들면, 일본 특허 공개 2002-193193호 공보에 개시된 것이 있다. 이 공보에 개시되어 있는 무인 헬리콥터는 기체의 전방부이며 폭방향의 중앙부에 장비된 라디에이터(메인 라디에이터)에 더해서, 기체 전방부의 하측이나 양측부에 서브 라디에이터를 구비하고 있다. 이 서브 라디에이터를 구비한 종래의 무인 헬리콥터를 도 9에 도시한다.

도 9는 서브 라디에이터를 구비한 종래의 무인 헬리콥터의 정면도이다. 이 무인 헬리콥터(100)는 기체(101)의 외측을 커버하는 메인 바디(102)의 정면에 메인 라디에이터(103)를 구비하고 있다. 또한, 이 무인 헬리콥터(100)는 기체(101) 전방부의 하측 또는 양측방에 서브 라디에이터(104, 105)를 구비하고 있다. 기체(101)의 하부에는 메인 바디(102)의 좌우 하부로부터 하방으로 연장된 좌우 한쌍의 지지다리(106, 106)가 설치되어 있다. 이 지지다리(106, 106)의 하단부에는 각각 스키드(skid)(107)가 설치되어 있다. 이 스키드(107)는 기체(101)의 전방에서 보아서 메인 바디(102)보다 기체(101)의 폭방향 외측에 위치되어 있다.

기체 전방부의 하측에 설치된 서브 라디에이터(104)는 기체(101)의 하면 근방에서 기체(101)의 폭방향으로 연장 형성되고, 또한, 비행에 의해 바람을 받는 면(이하, 단지 수풍면이라 함)이 기체(101)의 전후 방향을 지향하도록 형성되어 있다. 이 서브 라디에이터(104)의 길이는 메인 바디 전방부의 저면의 폭치수와 동등하거나 그것보다 작게 형성되어 있다. 기체(101)의 양측방에 설치된 서브 라디에이터(105)는 기체(101)의 측방에서 상하 방향으로 연장 형성되고, 또한, 수풍면이 기체(101)의 전후 방향을 지향하도록 형성되어 있다. 이들 서브 라디에이터(104, 105)는 도시되지 않았지만 기체(101)를 측방에서 본 상태에서 스키드(107) 전단보다 전방이며, 메인 바디 전방부의 저면 부근에서 하측으로 연장되도록 형성되어 있다. 이와 같이, 서브 라디에이터(104, 105)를 구비함으로써 메인 라디에이터(103)를 보충해서 냉각 능력을 향상시킬 수 있다.

그러나, 기체 전방부의 하측에 서브 라디에이터(104)를 설치했더라도 장시간에 걸쳐 호버링하거나 저속 후진을 행하면 엔진이 오버 히팅될 우려가 있다. 이것은 이 서브 라디에이터(104)가 수풍 면적(비행에 의해 바람을 받는 면의 면적)이 메인 라디에이터(103)와 동등하거나 그것보다 작음과 아울러 그 후방에 머플러나 기타 액세서리가 배치되어 있는 것이 원인으로 후방으로부터 도달한 바람의 일부가 저지되기 때문이다. 이에 따라, 이 종래의 무인 헬리콥터는 기체 전방부의 하측에 서브 라디에이터(104)를 구비하고 있는데도 불구하고 엔진이 오버 히팅되는 것을 방지하기 위해서 비행 가능 여부 또는 비행의 내용 등을 결정할 때 기온의 제약을 받는다고 하는 문제가 있었다.

한편, 기체의 양측방에 설치된 서브 라디에이터(105)는 호버링시나 저속 후진시라도 바람을 충분히 받을 수 있다. 그러나, 이 서브 라디에이터(105)를 구비한 무인 헬리콥터(100)는 서브 라디에이터(105)가 스키드(107)보다 기체(101)의 측방으로 돌출하고 있기 때문에 운반할 때에 문제가 발생한다. 즉, 이 무인 헬리콥터(100)에서는 예를 들면, 좁은 작업소 등에서 밖으로 운반할 경우 출입구의 벽에 서브 라디에이터(105)가 접촉하기 쉽기 때문에 운반 작업을 신중하게 행하지 않으면 안되고, 운반에 필요한 시간이 불필요하게 길어진다. 또한, 이 무인 헬리콥터(100)를 자동차 로드 캐리어(load carrier)에 실어서 운반할 경우는 서브 라디에이터(105)가 스키드(107)보다 돌출되어 있는 분만큼 로드 캐리어 입구의 좌우 측벽에 접촉하기 쉬워서 무인 헬리콥터(100)의 넓은 점유 스페이스가 필요하게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로서 기체를 컴팩트하게 형성하면서 기체의 전방으로부터 비행에 의한 바람을 받지 않는 후진시나 호버링시라도 엔진의 냉각 효과를 충분히 얻을 수 있는 무인 헬리콥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 무인 헬리콥터는 메인 바디와 그 후방부에 이어진 테일 바디를 갖는 기체와, 메인 바디의 상방에 배치되어 기체내의 엔진에 의해 구동되는 메인 로터와, 테일 바디의 후방부에 배치된 테일 로터와, 메인 바디의 좌우 하부로부터 하방으로 연장된 좌우 한쌍의 지지 다리와, 이들 지지 다리의 하단부에 설치되고, 기체의 전방에서 보아서 메인 바디보다 기체 폭방향의 외측에 위치된 좌우 한쌍의 스키드와, 기체를 측방에서 보아서 스키드 전단보다 전방이며, 메인 바디 전방부의 저면 부근에서 하측으로 연장되도록 형성되어, 수풍면이 기체의 전후 방향을 향하고 있는 라디에이터를 구비한 무인 헬리콥터에 있어서, 라디에이터에 있어서의 기체 폭방향의 외측단은 정면에서 보았을 때 이 라디에이터에 근접하고 있는 메인 바디 저면의 외측 에지보다 외측방으로 돌출된 위치이며, 또한, 스키드보다 기체 폭방향의 내부에 위치되어 있는 것이다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 라디에이터를 메인 바디의 밖에서 크게 형성할 수 있기 때문에 라디에이터의 수풍 부분의 면적을 크게 할 수 있고, 냉각 능력을 향상시킬 수 있다. 라디에이터는 수풍면이 기체의 전후 방향을 지향하고 있기 때문에 전진시에 바람을 충분히 받을 수 있다. 이 라디에이터의 폭방향의 외단부는 메인 바디 저면의 외측 에지보다 외측방으로 돌출되어 있기 때문에 후진시에 바람을 받을 수 있다. 메인 로터가 회전함으로써 발생하는 다운워시는 하방으로 흐르면서 메인 로터의 회전 방향으로도 흐르는 바람이기 때문에 라디에이터의 외단부에 비스듬하게 상방으로부터 불어오고, 이에 따라, 라디에이터는 호버링시에는 다운워시에 의한 바람을 받을 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 라디에이터를 탑재한 무인 헬리콥터에 의하면, 전진시의 냉각 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 라디에이터가 전방으로부터 바람을 받지 않는 후진시나 호버링시에도 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 라디에이터는 스키드보다 기체 폭방향의 내부에 위치하고 있기 때문에 무인 헬리콥터를 지상에서 이동시킬 경우나 운반용 차량 로드 캐리어에 실어서 운반할 경우에 처리를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 무인 헬리콥터는 라디에이터에 의해 기체의 점유 스페이스가 확대되지 않고, 기체가 콤팩트하기 때문에 운반시나 파킹(parking)시에 필요한 스페이스가 좁아서 좋다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 평면도이다.

도 4은 제 1 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 기체 전방부의 구성을 나타내는 측면도이다.

도 5은 제 1 실시형태에 의한 무인 헬리콥터 엔진 부분을 확대해서 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 측면도이다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 정면도이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 무인 헬리콥터의 평면도이다.

도 9는 종래의 무인 헬리콥터의 예를 나타내는 정면도이다.

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명에 의한 무인 헬리콥터의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 5에 의해 상세히 설명한다.

이 실시형태에 의한 무인 헬리콥터(1)는 후술하는 기체 프레임(2)(도 4 및 도 5 참조)과, 이 기체 프레임(2)상에 탑재된 파워 유닛(power unit)(3)과, 기체 프레임(2)의 하방을 제외한 주위를 커버하는 메인 바디(main body)(4)(도 1 내지 도 3 참조)와, 상기 기체 프레임(2)의 후단부에 접속된 테일 바디(tail body)(5)로 이루어지는 기체(1a)를 구비한다. 메인 바디(4)의 상부에는 메인 로터(main rotor)(6)가 설치되고 테일 바디(5)의 후방부에는 테일 로터(tail rotor)(7)가 설치되어 있다.

기체 프레임(2)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 무인 헬리콥터(1)의 전후 방향으로 연장된 중공 박스 형상으로 형성되어 있다. 이 기체 프레임(2)의 하단부에는 기체(1a)의 전후 방향으로 쌍을 이루는 지지 다리(8)가 고정되어 있다. 지지 다리(8)는 기체 프레임(2)으로부터 하방을 향해서 연장되도록 형성되어 있다. 이 지지 다리(8)의 하단부에는 좌우 한쌍의 스키드(9, 9)가 설치되어 있다.

지지 다리(8)의 상단은 기체 프레임(2)에 고정되어 있다. 지지 다리(8)는, 도 2에 도시된 정면도에 있어서, 하방을 향함에 따라 점차 기체 폭방향의 외측으로 확장되도록 형성되어 있다. 이 지지 다리(8)의 하단부에 설치된 한쌍의 스키드(9, 9)끼리의 간격은, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 바디(4)의 최대폭보다 길게 형성되어 있다.

기체 프레임(2)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 양측부에는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 설치용 브라켓(2a)에 의해 페이로드 바(payload bar)(10)가 설치되어 있다. 이 페이로드 바(10)는 후술하는 카메라 장치(11)(도 1 참조) 등의 탑재 부품을 설치하기 위한 것이다. 이 페이로드 바(10)는 단면 원형의 파이프로 이루어지고, 도 1에 도시된 측면도에 있어서, 메인 바디(4) 전단부로부터 후단부까지 기체(1a)의 전후 방향으로 연장된 길이로 형성되어 설치되어 있다.

기체 프레임(2)상에 탑재된 파워 유닛(3)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 수냉식 2사이클 수평 대향 2기통 엔진(12)과, 이 엔진(12)의 동력을 메인 로터(6)에 전달하기 위한 동력 전달 장치(13)에 의해 구성되어 있다. 이 파워 유닛(3)은 기체 프레임(2)의 상면에 돌출 형성된 제 1∼제 3 브라켓(14∼16)에 탄성 부재(17)(도 5 참조)를 통해 지지되어 있다. 제 1 브라켓(14)은 기체 프레임(2) 전단부이며 기체(1a) 폭방향의 중앙부에 배치되어 있다. 제 2 브라켓(15)과 제 3 브라켓(16)은 제 1 브라켓(14)보다 후방이며, 기체 프레임(2)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 양단부에 배치되어 있다.

이들 제 1∼제 3 브라켓(14∼16)에는 파워 유닛(3)으로부터 하측으로 연장된 제 1∼제 3 지지 스테이(stay)(18∼20)의 하단부가 설치되어 있다. 이 3개소의 설치 부분은 제 1∼제 3 지지 스테이(18∼20)의 하단부에 탄성 부재(17)를 고착하고, 이 탄성 부재(17)를 고정용 볼트(21)에 의해 제 1∼제 3 브라켓(14∼16)에 고정하는 설치 구조가 채용되고 있다. 제 1 브라켓(14)에 고정된 고정용 볼트(21)의 축선은 기체(1a)의 폭방향을 지향하고, 제 2, 제 3 브라켓(15, 16)에 고정된 고정용 볼트(21)의 축선은 기체(1a)의 전후 방향을 지향하고 있다.

엔진(12)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 크랭크 케이스(crankcase)(22)와, 이 크랭크 케이스(22)로부터 기체(1a)의 폭방향으로 돌출하는 제 1 및 제 2 실린더부(23, 24)를 구비하고 있다. 크랭크 케이스(22)는 기체(1a) 폭방향의 중앙부에 있어서 크랭크축(25)을 회전 가능하게 지지하고 있다.

크랭크축(25)은 기체(1a)의 전후 방향을 축선 방향으로 하여 크랭크 케이스(22)에 제공되어 있다. 크랭크축(25)의 전단부는 크랭크 케이스(22)로부터 전방으로 돌출되어 있고, 이 크랭크축(25)의 전단부에는 시동 기어(26)를 구비한 플라이휠(27)이 설치되어 있다.

크랭크축(25)의 후단부는 크랭크 케이스(22)의 후단부에 설치된 자동 원심 클러치(28)의 입력부(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 이 자동 원심 클러치(28)의 클러치 하우징(28a)은 크랭크 케이스(22)와 동력 전달 장치(13)의 사이에 삽입 장착되어 이들 양자를 접속하고 있다. 자동 원심 클러치(28)의 출력부(도시되지 않음)는 동력 전달 장치(13)의 제 1 동력 전달축(29)에 접속되어 있다.

동력 전달 장치(13)는 자동 원심 클러치(28)로부터 후방으로 연장된 제 1 동력 전달축(29)과, 이 제 1 동력 전달축(29)의 후단부에 베벨 기어(30, 31)를 통해 기어 결합된 제 2 동력 전달축(32)과, 이 제 2 동력 전달축(32)에 평기어(33, 34) 를 통해 기어 결합된 메인 로터축(35)을 구비하고 있다. 이 메인 로터축(35)은 동력 전달 장치(13)에 상방을 향하여 돌출 형성된 가이드부(36)를 관통해서 파워 유닛(3)의 상방으로 도출되어 있다. 메인 로터(6)는 이 메인 로터축(35)의 상단부에 설치되어 있다.

제 1 동력 전달축(29)의 중간부에는 구동 기어(37)가 설치되어 있다. 이 구동 기어(37)는 테일 로터 구동축(38)이나 냉각수 펌프(39)와 연동하는 종동 기어(도시되지 않음)에 맞물려 있다. 테일 로터 구동축(38)은 테일 바디(5)내에 수용된 벨트식의 동력 전달 수단(도시되지 않음)을 통해 테일 로터(7)에 접속되어 있다.

크랭크 케이스(22)의 상단부에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡입구(22a)가 개구되어 있고, 흡기관(41)(도 4 참조)을 통해 기화기(42)가 접속되어 있다. 흡입구(22a)의 하류측 근방에는 리드 밸브(도시되지 않음)가 설치되어져 있다. 이 엔진(12)의 연료는 기체 프레임(2)의 후단부상에 탑재된 연료 탱크(43)로부터 공급된다.

제 1 실린더부(23)와 제 2 실린더부(24)는 크랭크 케이스(22)와 일체로 형성된 실린더 바디(44)와, 이 실린더 바디(44)의 단부에 설치된 실린더 헤드(45)와, 피스톤(46), 및 커넥팅 로드(connecting rod)(47)를 구비하고 있다.

엔진(12)의 배기는 실린더 바디(44)의 하단부에 형성된 배기구(도시되지 않음)로부터 배출된다. 배기구에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배기관(51)을 통해 배기 챔버(52)가 접속되어 있다. 배기관(51)은 제 1 실린더부(23)와 제 2 실린더부(24)에 각각 설치되어 있고, 배기 챔버(52)의 폭방향의 양단부에 각각 접속되어 있다. 배기 챔버(52)는 기체(1a) 폭방향의 중앙부이며 엔진(12)의 하측으로 배치되어 있고, 엔진(12)에 배기관(51)에 의해 지지되어 있다. 이 배기 챔버(52)의 하측으로는 파이프(54)를 통해 소음기(55)가 접속되어 있다. 배기 챔버(52)로 배출된 배기는 파이프(54)를 통해 소음기(55)에 인입되고, 소음기(55)의 하단부에 형성된 복수의 배출구(도시되지 않음)로부터 대기로 배출된다.

실린더 바디(44)내와 실린더 헤드(45)내에는 엔진 냉각수를 통하는 워터 재킷(water jacket)(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 이 워터 재킷은, 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 바디(44)의 후단부에 형성된 냉각수 입구(56)로부터 실린더 헤드(45)의 상단부에 형성된 냉각수 출구(57)로 냉각수를 유도하도록 형성되어 있다. 냉각수 입구(56)는 제 1 냉각수 파이프(58)에 의해 냉각수 펌프(39)의 토출구(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 냉각수 출구(57)는 제 2 냉각수 파이프(59)에 의해 후술하는 제 1 라디에이터(61)(도 4 참조)의 유입 탱크(62)에 접속되어 있다.

제 1 라디에이터(61)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 코어부(63)와, 이 코어부(63)의 상단부에 접속된 유입 탱크(62)와, 코어부(63)의 하단부에 접속된 유출 탱크(64)에 의해 구성되어 있다. 이 제 1 라디에이터(61)는 크랭크 케이스(22)의 하부로부터 기체(1a)의 전방으로 연장된 측면에서 보았을 때 삼각형인 제 1 스테이(65)와, 크랭크 케이스(22)의 상부로부터 기체(1a)의 전방으로 연장된 제 2 스테이(66)와, 이 양쪽 스테이(65, 66)를 접속하는 제 3 스테이(67)에 의해 크랭크 케이스(22)에 지지되어 있다.

이들 제 1∼제 3 스테이(65∼67)는 기체(1a)의 폭방향으로 쌍을 이루도록 설 치되어 있고, 제 1 라디에이터(61)의 양측부를 지지하고 있다. 또한, 제 1 스테이(65) 전단부에는 후술하는 제 2 라디에이터(71)가 설치되어 있다. 제 1 라디에이터(61)에 의해 청구항 4에 기재된 발명에 있어서의 메인 라디에이터가 구성되고, 제 2 라디에이터(71)에 의해 청구항 1 및 청구항 2에 기재된 발명에 있어서의 라디에이터가 구성되어 있다.

제 1 라디에이터(61)는 엔진(12)의 전방에 있어서 전하방으로 기울어지도록 장비되어 있다. 이 제 1 라디에이터(61)의 코어부(63)는 메인 로터(6)와 대향하고 있다. 또한, 제 1 라디에이터(61)의 상부에는 도풍(導風) 가이드(72)가 부착되어 있다. 이 도풍 가이드(72)는 메인 로터(6)의 회전에 의해 발생하는 다운워시(W)(하향풍)를 코어부(63)로 유도하기 위한 것이다. 이 도풍 가이드(72)는 코어부(63)의 주위를 둘러쌈과 아울러 코어부(63)의 상방을 향해서 돌출된 통 형상으로 형성되어 있다.

이 도풍 가이드(72)는 메인 바디(4)의 기체 전방측의 상면에 형성된 냉각풍 흡입구(73)(도 2 참조)에 삽입되어 있다. 또한, 도 2는 냉각풍 흡입구(73)의 형상을 이해하기 쉽도록 도풍 가이드(72)를 생략해서 도시되어 있다.

이 실시형태에 의한 메인 바디(4)는 기체 프레임(2)의 하방을 제외한 주위를 커버하는 형상으로 형성됨과 아울러 기체 좌측 반부(4a)와 기체 우측 반부(4b)에 의해 기체(1a)의 폭방향으로 2분할 가능하게 형성되어 있다. 또한, 이 메인 바디(4)에 있어서의 엔진(12)의 제 1, 제 2 실린더부(23, 24)의 실린더 헤드(45)와 대응하는 부위는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기체(1a)의 측방으로 팽출되도록 형성 되어 있다. 각 실린더 헤드(45, 45)는 이 팽출 부분(74)의 내부에 수용되어 있다. 팽출 부분(74) 전단부에는 기체(1a)의 전방을 향해서 개구된 공기 흡입구(75)가 형성되어 있다.

메인 바디(4)의 기체 좌측 반부(4a)와 기체 우측 반부(4b)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기체 프레임(2)측에 설치되어 있는 페이로드 바(10)에 지지 부재(76)에 의해 기체(1a)의 폭방향으로 개폐 가능하게 지지되어 있다. 지지 부재(76)는 페이로드 바(10)를 지점으로 해서 메인 바디(4)의 양쪽 반부(4a, 4b)를 기체(1a)의 폭방향으로 요동 가능하게 지지하는 구조가 채용된다. 또한, 메인 바디(4)의 양쪽 반부(4a, 4b)는 페이로드 바(10)나 기체 프레임(2) 등에 착탈 가능하게 설치될 수도 있다.

이들 메인 바디(4)의 반부(4a, 4b)를 폐쇄함으로써 기체 전방부에 위치하는 기체 프레임(2)과, 이 기체 프레임(2)상에 지지된 엔진(12)과, 동력 전달 장치(13)와, 메인 로터축(35)과, 제 1 라디에이터(61) 등이 메인 바디(4)내에 수용된다. 한편, 양쪽 반부(4a, 4b)를 개방함으로써 상술한 각 장치, 부재 등이 기체(1a)의 밖으로 노출된다.

또한, 제 1 라디에이터(61)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전동팬(77)을 구비하고 있다. 이 전동팬(77)은 엔진 냉각수의 온도가 미리 결정된 값에 도달했을 때에 작동하는 것이며, 코어부(63)의 하측에 위치되어 있다. 이 전동팬(77)이 작동되면 제 1 라디에이터(61)의 상방의 외기가 코어부(63)를 향해서 흡입된다. 코어부(63)를 통과한 냉각풍은 배기 챔버(52)의 주위를 통과하고, 기체(1a)로부터 뒤가 기울어져서 하측으로 배출된다.

제 1 라디에이터(61)의 유출 탱크(64)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 냉각수 파이프(78)에 의해 제 2 라디에이터(71)의 유입 탱크(79)(도 2 참조)에 접속되어 있다. 제 2 라디에이터(71)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기체(1a) 폭방향의 중앙부에 위치하는 코어부(80)와, 이 코어부(80)의 기체 우측 단부에 접속된 유입 탱크(79)와, 코어부(80)의 기체 좌측 단부에 접속된 유출 탱크(81)로 구성되어 있고, 기체(1a)의 폭방향으로 긴 횡장 형상(橫長形狀)으로 형성되어 있다. 이 제 2 라디에이터(71)는 제 1 라디에이터(61)만으로는 부족한 냉각 성능을 보충하는 것이다. 제 2 라디에이터(71)의 유출 탱크(81)는 제 4 냉각수 파이프(82)(도 4 참조)에 의해 냉각수 펌프(39)의 흡입구(도시되지 않음)에 접속되어 있다.

제 2 라디에이터(71)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기체(1a)를 측방에서 보아서 스키드(9) 전단보다 전방에 위치되어 있고, 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근으로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 있다. 이 제 2 라디에이터(71)의 수풍면[코어부(80)의 전면 또는 배면]은 기체(1a)의 전후 방향을 향하게 되어 있다.

이 제 2 라디에이터(71)의 기체 폭방향의 길이는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 제 2 라디에이터(71)에 근접하고 있는 메인 바디 저면(83)의 폭(L)보다 길게 형성되어 있다. 상세히 설명하면, 제 2 라디에이터(71)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 외측단(71a)은 도 2에 도시된 정면도에 있어서, 이 제 2 라디에이터(71)에 근접한 메인 바디 저면(83)의 외측 에지보다 외측방으로 돌출된 위치이며, 또한 스키드(9)보다 기체(1a) 폭방향의 내부에 위치되어 있다.

메인 바디(4)의 후방부 상측에는 컨트롤 패널(85)이 설치되어 있다. 컨트롤 패널(85)은 비행전의 체크 포인트나 셀프 체크의 결과 등을 표시하는 것이다. 또한, 도시되지 않았지만 이 컨트롤 패널(85)의 표시는 지상국에서도 확인할 수 있게 구성되어 있다.

스키드(9)의 후방에 위치하는 기체 하부에는 자율 제어 박스(86)가 탑재되어 있다. 자율 제어 박스(86)내에는 자율 제어에 필요한 GPS 제어 장치, 지상과 통신하는 데이터 통신기나 화상 통신기, 및 제어 프로그램을 내장된 제어 기판 등이 수용되어 있다. 자율 제어는 기체(1a)의 위치나 속도 등의 비행 데이터, 기체(1a)의 자세나 방향 등의 기체(1a) 데이터, 엔진 회전수나 스로틀 개도 등의 운전 상태 데이터에 의거하여 행해진다. 이 자율 제어에 의하면, 미리 정해진 운전 모드나 제어 프로그램을 자동적으로 선택할지, 또는, 지상국으로부터의 명령에 의해 선택함으로써 기상 조건이나 적재 중량 등의 비행 조건에 따라서 최적의 비행 상태가 얻어지도록 무인 헬리콥터(1)를 비행시킬 수 있다.

무인 헬리콥터(1)는 이러한 자율 제어에 의해 비행하는 것 외에 오퍼레이터가 비행 상황을 눈으로 확인하면서 비행 상황이나 기체(1a)로부터 송신된 각종 운전 상태 데이터에 의거하여 무선 조종기에 의해 수동으로 조작하는 것도 가능하다.

메인 바디(4) 전단부 하측에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 장치(11)가 배치되어 있다. 이 카메라 장치(11)는 페이로드 바(10) 전단부에 현가용 브라켓(87)을 통해 설치되어 있다. 카메라 장치(16)는 수직 방향의 팬축 주위를 회전해서 좌우 임의의 방향의 촬영이 가능함과 아울러 내부의 카메라 자체가 틸트 축 주위를 회전해서 앙각(仰角) 및 부각(俯角)의 임의 방향의 촬영이 가능하다.

자율 제어 박스(86)의 주변부이며 기체 전방측에는 전술한 자율 제어에 필요한 운전 상태 데이터나 비행 지령 데이터 등의 조종 데이터(디지털 데이터)를 지상국과의 사이에서 송수신하기 위한 데이터 안테나(88)가 기체(1a)측으로부터 매달려서 부착되어 있다. 또한, 자율 제어 박스(86)의 주변부이며 기체(1a) 후방측에는 카메라 장치(11)로 촬영한 아날로그 데이터의 화상 데이터를 지상국으로 송신하기 위한 화상 데이터 안테나(89)가 기체(1a)측으로부터 매달려서 부착되어 있다. 자율 제어 박스(86)의 후방부에는 표시등(90)이 설치되어 있다. 표시등(90)은 연료 잔량이나 기체(1a)의 이상 등을 표시하여 지상의 오퍼레이터에 시인시킨다.

테일 바디(5)의 하면측에는 지자기에 의거한 방향 센서(91)가 설치되어 있다. 이 방향 센서(91)에 의해 동서남북의 기체(1a)의 방향이 검출된다. 또한, 기체 프레임(2)내에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 자이로 장치(gyro device)로 이루어지는 자세 센서(92)가 설치되어 있다. 또한, 이 기체 프레임(2)내에는 엔진(12)이나 메인 로터 제어용 콜렉티브 서보 모터(도시되지 않음) 등의 전장품을 제어하기 위한 컨트롤 유닛(93)도 설치되어 있다.

테일 바디(5)의 상면측에는 메인 GPS 안테나(94) 및 서브 GPS 안테나(95)가 설치되어 있다. 테일 바디(5)의 후단부에는 무선 조종기로부터의 지령 신호를 수신하는 무선 조종용 수신 안테나(96)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 무인 헬리콥터(1)가 전방으로 진행하고 있을 때에는 기체(1a)의 정면으로부터 바람을 받으므로 제 1 라디에이터(61)에 공기가 유입된다. 한편, 제 2 라디에이터(71)는 메인 바디(4)의 밖에서 메인 바디(4)보다 기체(1a)의 폭방향으로 크게 형성되어 있고, 수풍 부분(비행에 의해 바람을 받는 부분)의 면적을 크게 할 수 있다. 또한, 제 2 라디에이터(71)의 수풍면은 기체(1a)의 전후 방향을 지향하고 있다. 이에 따라, 무인 헬리콥터(1)가 전진할 때에는 제 1 라디에이터(61)와 제 2 라디에이터(71)에 의해 높은 냉각 효과가 얻어진다.

무인 헬리콥터(1)가 호버링할 경우나 후방으로 진행할 경우 등은 전방으로부터 바람을 받을 수 없기 때문에 제 1 라디에이터(61)만으로는 냉각수를 충분히 냉각할 수 없다.

그러나, 제 2 라디에이터(71)는 그 폭방향의 외단부가 메인 바디 저면(83)의 외측 에지보다 외측방으로 돌출되어 있기 때문에 이 돌출 부분, 즉 제 2 라디에이터(71)의 양측부에서 후진시에도 바람을 받을 수 있다.

메인 로터(6)가 회전함으로써 발생하는 다운워시(W)는 하방으로 흐르면서 메인 로터(6)의 회전 방향으로 소용돌이치도록 흐르는 바람이기 때문에 제 2 라디에이터(71)의 외단부에 경사 상방으로부터 불어온다. 즉, 메인 로터(6)가 도 3에 도시된 평면도에 있어서 시계 방향으로 회전할 경우 다운워시(W)는 제 2 라디에이터(71)에 기체(1a)의 좌측 경사 상측 후방으로부터 불어온다. 이 경우, 주로 제 2 라디에이터(71)에 있어서의 기체 좌측에 위치하는 부위에 바람을 받는다.

따라서, 제 2 라디에이터(71)는 후진시에 기체(1a)의 측면을 따라 흐르는 바람을 받을 뿐만 아니라, 메인 로터(6)의 회전에 의해 발생하는 다운워시(W)도 받을 수 있다. 이에 따라, 이 실시형태에 의한 무인 헬리콥터(1)는 기체 전방부의 정면 에 설치된 제 1 라디에이터(61)가 바람을 받기 어려운 상태라도 제 2 라디에이터(71)에 의해 바람을 받아서 냉각 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

또한, 제 2 라디에이터(71)는 스키드(9)보다 기체(1a) 폭방향의 내부에 위치하고 있기 때문에 무인 헬리콥터(1)를 지상에서 이동시킬 경우나 자동차 로드 캐리어에 실어서 운반할 경우에 처리를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 실시형태에 의한 무인 헬리콥터(1)는 제 2 라디에이터(71)에 의해 기체(1a)의 점유 스페이스가 확대되지 않고, 기체(1a)가 콤팩트하기 때문에 운반시나 파킹시에 필요한 스페이스가 좁아서 좋다.

이 실시형태에 의한 제 2 라디에이터(71)는 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근에서 하측으로 연장되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 메인 바디(4)의 기체 좌측 반부(4a)와 기체 우측 반부(4b)를 개방하거나 기체(1a)로부터 분리할 때에 제 2 라디에이터(71)에 간섭되지 않는다. 따라서, 제 2 라디에이터(71)를 탑재하고 있음에도 불구하고 메인 바디(4)를 개방하거나 분리하는 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 메인 바디(4)를 개방할 경우에는 크게 개방할 수 있다.

(제 2 실시형태)

본 발명에 의한 무인 헬리콥터는 도 6∼도 8에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다. 이들 도면에 있어서, 상기 도 1∼도 5에 의해 설명한 것과 동일 또는 동등한 부재에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 상세한 설명을 적당히 생략한다.

이 실시형태에 의한 헬리콥터(1)는 기체(1a)의 좌측으로서, 메인 바디(4)보다도 하측의 위치에 상하 방향으로 긴 종장 형상(縱長形狀)으로 형성된 제 2 라디 에이터(71)가 설치되어 있다. 이 제 2 실시형태의 제 2 라디에이터(71)에 의해 청구항 3에 기재된 발명으로서의 라디에이터가 구성되어 있다. 이 실시형태에 의한 제 2 라디에이터(71)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기체 좌측에 위치하는 페이로드 바(10)에 브라켓(10a)에 의해 설치되어 있다.

상세히 설명하면, 이 실시형태에 의한 제 2 라디에이터(71)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 기체(1a)를 측방에서 보아서 스키드(9) 전단보다 전방에 위치되어 있고, 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근에서 하측으로 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 이 제 2 라디에이터(71)의 수풍면은 기체(1a)의 전후 방향을 지향하고 있다.

제 2 라디에이터(71)를 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근에서 하측으로 연장되도록 형성함으로써 메인 바디(4)의 기체 좌측 반부(4a)와 기체 우측 반부(4b)를 개방하거나 기체(1a)로부터 분리할 때에 제 2 라디에이터(71)에 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 라디에이터(71)를 탑재하고 있는데도 불구하고 메인 바디(4)를 개방하거나 분리하는 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 메인 바디(4)를 개방할 경우에는 크게 개방할 수 있다.

이 제 2 라디에이터(71)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 외측단(71a)은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 라디에이터(71)에 근접하고 있는 메인 바디 저면(83)의 외측 에지보다 외측방으로 돌출된 위치이며, 또한, 스키드(9)보다 기체(1a) 폭방향의 내부에 위치되어 있다. 또한, 이 제 2 라디에이터(71)에 있어서의 기체(1a) 폭방향의 내측단(71b)은 메인 바디 저면(83)의 외측 에지보다 외측에 위치되어 있다.

무인 헬리콥터(1)의 양력(揚力)을 발생시키는 메인 로터(6)는 시계 회전 또는 반시계 회전 중 어느 하나의 일정한 방향으로 회전한다. 이에 따라, 메인 로터(6)가 회전함으로써 발생하는 다운워시(W)는 반드시 메인 로터축(35)을 중심으로 해서 소용돌이 친다. 이 결과, 후진시에 기체(1a)의 후방으로부터 흐르는 바람은 메인 로터(6)로부터의 소용돌이치면서 하강하는 다운워시(W)와 합성되어 좌우 비대칭의 흐름이 된다. 즉, 후진시, 기체(1a)의 한쪽은 풍량이 증가하고, 반대측에서는 감소한다. 풍량이 증가하는 측면에 제 2 라디에이터(71)를 설치함으로써 소형이라도 충분히 바람을 받을 수 있고, 냉각 성능이 확보된다.

도 8 중에 이점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 헬리콥터(1)의 메인 로터(6)가 상방으로부터 보아서 시계 방향으로 회전할 경우는 기체(1a)의 좌측에는, 화살표(A)로 도시된 바와 같이, 하강하면서 후방으로부터 전방으로 향하는 다운워시(W)에 의한 바람이 생기고, 기체(1a)의 우측에는 화살표(B)와 같이 하강하면서 전방으로부터 후방으로 향하는 다운워시(W)에 의한 바람이 생긴다. 기체(1a)가 후진할 때에는 제 2 라디에이터(71)의 후방측으로부터 바람을 받으므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 좌측에 제 2 라디에이터(71)를 설치함으로써 메인 로터(6)에 의한 다운워시(W)와 합성되어서 강한 바람이 제 2 라디에이터(71)에 부딪친다.

한편, 기체(1a)의 우측에 제 2 라디에이터(71)를 설치할 경우는 후진에 의해 받는 바람과, 메인 로터(6)가 회전함으로써 발생하는 다운워시(W)에 의한 바람이 역방향이 되기 때문에 바람은 약해지고, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 메인 로터(6)의 회전 방향이 상방으로부터 보아서 시계 회전인 경우는 기체(1a)의 좌측에 제 2 라디에이터(71)를 설치함으로써 소형이라도 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 이와는 반대로, 메인 로터(6)가 위로부터 보아서 반시계 방향으로 회전할 경우는 제 2 라디에이터(71)를 기체(1a)의 우측에 설치한다.

즉, 이 실시형태에 의한 제 2 라디에이터(71)는 기체(1a) 폭방향의 일측방과 타측방 중 메인 로터(6)의 회전에 의해 발생하는 다운워시(W)가 기체(1a)의 전방을 향해서 흐르는 일측방에 설치되어 있기 때문에 코어부(80)의 전역에서 다운워시(W)를 받을 수 있다. 또한, 이 제 2 라디에이터(71)는 스키드(9)보다 기체(1a) 폭방향의 내부에 위치하고 있기 때문에 무인 헬리콥터(1)를 지상에서 이동시킬 경우나 자동차 로드 캐리어에 실어서 운반할 경우에 처리를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 실시형태에 의한 무인 헬리콥터(1)는 제 2 라디에이터(71)에 의해 기체(1a)의 점유 스페이스가 확대되지 않고, 기체(1a)가 콤팩트하기 때문에 운반시나 파킹시에 필요한 스페이스가 좁아서 좋다.

상술한 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 메인 바디(4)는 기체(1a)에 그 폭방향으로 개폐 가능하게 설치되어 있다. 즉, 이 무인 헬리콥터(1)에 의하면, 메인 바디(4)를 개방함으로써 기체 프레임(2)상의 엔진(12), 동력 전달 장치(13), 메인 로터축(35), 메인 라디에이터(61) 등을 용이하게 노출시킬 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 실시형태에 의하면, 운반이 용이할 뿐만 아니라 메인터넌스도 용이한 무인 헬리콥터(1)를 제조할 수 있다. 또한, 제 2 라디에이터(71)가 메인 바디 전방부의 저면(83) 부근으로부터 하방이 연장되도록 형성되어 있고, 메인 바디(4)의 개폐 또 는 착탈시에 방해되지 않는다. 이에 따라, 메인 바디(4)의 개폐 또는 착탈을 용이하게 행할 수 있고, 메인 바디(4)를 개폐할 경우는 크게 개방할 수 있다.

제 2 실시형태에서는 기체(1a)의 일측방에 제 2 라디에이터(71)를 설치한 예를 게시했지만, 제 2 라디에이터(71)는 기체(1a) 폭방향의 양측방에 설치할 수 있다. 또한, 상술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서는 제 1 라디에이터(61)와 제 2 라디에이터(71)를 구비한 무인 헬리콥터(1)에 대해서 설명했지만, 제 2 라디에이터(71)의 수풍면을 더욱 크게 형성해서 냉각 성능을 향상시킴으로써 제 1 라디에이터(61)를 사용하지 않고, 제 2 라디에이터(71)만에 의해 엔진(12)을 충분히 냉각시킬 수 있다.

본 발명은 항공 사진 촬영용의 무인 헬리콥터(1) 이외의 농약 살포용 무인 헬리콥터나 기타 용도에 사용되는 무인 헬리콥터로서도 적용할 수 있다.

Claims

메인 바디와 그 후방부에 이어지는 테일 바디를 갖는 기체와,

상기 메인 바디의 상방에 배치되어 상기 기체내의 엔진에 의해 구동되는 메인 로터와,

상기 테일 바디의 후방부에 배치된 테일 로터와,

상기 메인 바디의 좌우 하부로부터 하방으로 연장된 좌우 한쌍의 지지 다리와,

이들 지지 다리의 하단부에 설치되고, 상기 기체의 전방으로부터 보아서 상기 메인 바디보다 상기 기체 폭방향의 외측에 위치된 좌우 한쌍의 스키드와,

상기 기체를 측방으로부터 보아서 상기 스키드 전단보다 전방이며, 상기 메인 바디 전방부의 저면 부근에서 하방으로 연장되도록 형성되고, 수풍면이 상기 기체의 전후 방향을 향하고 있는 라디에이터를 구비한 무인 헬리콥터에 있어서:

상기 라디에이터에 있어서의 상기 기체 폭방향의 외측단은 정면에서 보았을 때 상기 라디에이터에 근접하고 있는 상기 메인 바디 저면의 외측 에지보다 외측방으로 돌출된 위치이며, 또한, 상기 스키드보다 상기 기체 폭방향의 내부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터.
제 1 항에 있어서,

상기 라디에이터는 상기 기체 폭방향의 길이가 상기 메인 바디 저면의 폭보다 긴 횡장 형상으로 형성되고, 상기 메인 바디의 하방을 상기 폭방향으로 횡단하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터.
제 1 항에 있어서,

상기 라디에이터는 그 내측단이 상기 메인 바디 저면의 외측 에지보다 외측에 위치하는 종장 형상으로 형성되고, 상기 기체 폭방향의 일측방과 타측방 중 적어도 로터의 회전에 의해 발생하는 다운워시가 상기 기체의 전방을 향해서 흐르는 일측방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터.
제 1 항에 있어서,

상기 메인 바디의 내부에 기체 프레임과, 상기 기체 프레임상에 지지된 상기 엔진과, 동력 전달 장치와, 메인 로터축과, 메인 라디에이터가 수용되고,

상기 메인 바디는 상기 기체 프레임의 하방을 제외한 주위를 커버하는 형상으로 형성됨과 아울러 상기 기체의 폭방향으로 2분할 가능하게 형성되고,

상기 메인 바디의 한쪽 반부와 다른쪽 반부는 상기 기체 프레임측을 지점으로 해서 상기 기체의 폭방향으로 개폐 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터.