KR101239918B1

KR101239918B1 - 윙부스터를 구비한 비행기

Info

Publication number: KR101239918B1
Application number: KR1020100124346A
Authority: KR
Inventors: 이진규
Original assignee: 이진규
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2013-03-06
Also published as: WO2012077857A1; KR20120063248A

Abstract

본 발명은 윙부스터를 구비한 비행기에 관한 것으로, 몸통을 이루는 동체(3); 및 상기 동체(3)의 중간부분에 횡으로 결합되는 주익(5);을 포함하는 비행기(1)에 있어서, 상기 주익(5)에 관통되어 상기 주익(5)의 내부로 외기가 유입되도록 하는 하나 이상의 흡기구(11); 상기 주익(5)의 갑피(21)에 의해 둘러싸여 상기 흡기구(11)에 대응하도록 배치됨으로써 상기 흡기구(11)를 통해 유입된 외기를 상기 주익(5)의 길이방향으로 가속하여 확산시키는 하나 이상의 송풍수단(13); 상기 송풍수단(13)을 회전 구동시키는 구동수단(15); 상기 주익(5)의 상단면(23) 선단을 따라 후방으로 개방되어 상기 송풍수단(13)에 의해 가속된 외기를 상기 주익(5)의 상단면(23) 표층을 따라 흐르도록 토출하는 배기구(17); 및 상기 흡기구(11)와 상기 배기구(17)를 연결하되 상기 흡기구(11)에 인접 배치된 상기 송풍수단(13)에 의해 가속되는 외기를 상기 배기구(17) 쪽으로 압축하여 확산시키도록 되어 있는 관로수단(19);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 따라서 특히 이륙 시에 흡기구를 통해 주익 내부로 유입된 외기가 송풍수단에 의해 고속으로 압축, 확산되면서 배기구를 통해 토출되어 주익 상단면의 표층을 따라 고르게 퍼지므로 주익에 걸리는 양력을 증대시켜 이륙 시간을 대폭 단축시킴으로써 승객의 탑승편의를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

윙부스터를 구비한 비행기{Airplane with wing booster}

본 발명은 윙부스터를 구비한 비행기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이륙 시에는 양력을 증폭하고, 비행 시에는 추진력을 보완할 수 있는 배력 구조를 주익에 형성함으로써 활주거리와 항속시간을 크게 감축할 수 있도록 한 윙부스터를 구비한 비행기에 관한 것이다.

비행기는 주지와 같이 프로펠러나 제트분사에 의한 추력에 의해 주익에 양력을 발생시켜 공중을 나는 이동수단으로서, 크게 동체와 주익 및 미익으로 이루어지는 바, 주익의 상단면과 하단면을 지나는 기류의 속도차 및 그로 인한 압력차에 의해 발생하는 양력에 의해 동체를 띄우도록 되어 있다.

그런데, 이와 같은 비행기의 종래 구조는 주익의 프로파일을 최적화하는 것 외에는 달리 주익에 걸리는 양력을 임의로 조정할 수 없는 바, 물론 하강 또는 상승할 때 플랩에 의해 부분적으로 양력의 세기를 조정할 수 있지만, 양력변화와 함께 항력도 변화되므로, 순수히 양력만을 조정한다고 할 수 없으므로, 주익에 걸리는 양력을 전반적으로 변화시킬 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비행 중에 또는 이륙 시에 주익에 걸리는 양력을 증대 또는 변화시킬 수 있도록 함으로써, 이륙에 걸리는 시간이나 그에 따른 항속시간 대폭 단축하고, 아울러 이륙이나 비행 중의 비행기 조정성능을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 몸통을 이루는 동체; 및 상기 동체의 중간부분에 횡으로 결합되는 주익;을 포함하는 비행기에 있어서, 상기 비행기를 이루는 갑피에 관통되어 상기 비행기의 내부로 외기가 유입되도록 하는 하나 이상의 흡기구; 상기 주익의 갑피에 의해 둘러싸여 상기 흡기구에 대응하도록 배치됨으로써 상기 흡기구를 통해 유입된 외기를 상기 주익의 길이방향으로 가속하여 확산시키는 하나 이상의 송풍수단; 상기 송풍수단을 회전 구동시키는 구동수단; 상기 주익의 상단면 선단을 따라 후방으로 개방되어 상기 송풍수단에 의해 가속된 외기를 상기 주익의 상단면 표층을 따라 흐르도록 토출하는 배기구; 및 상기 흡기구와 상기 배기구를 연결하되 상기 흡기구에 인접 배치된 상기 송풍수단에 의해 가속되는 외기를 상기 배기구 쪽으로 압축하여 확산시키도록 되어 있는 관로수단;을 포함하여 구성되는 윙부스터를 구비한 비행기를 제공한다.

또한, 상기 흡기구는 상기 주익의 선단을 따라 상기 갑피의 전면에 복수개가 상호 이격된 상태로 개방되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 송풍수단은 상기 흡기구를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 상기 주익의 길이방향으로 굴절시키도록 허브가 상기 동체 반대쪽으로 뾰족하게 돌출된 원추형 레이디얼팬인 것이 바람직하다.

또한, 상기 송풍수단은 상기 주익의 선단을 따라 상기 갑피의 전면에 상호 이격된 상태로 개방된 복수의 상기 흡기구에 일대일 대응하도록 복수개가 상기 흡기구와 인접한 위치에 배열되어, 상기 구동수단에 의해 동기 회전하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 관로수단은 상기 송풍수단으로부터 송풍되는 외기를 수용하도록 넓어진 상기 주익의 익근부분에서 상기 주익의 상단면 표층을 따라 외기를 토출하도록 좁아진 상기 배기구까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡기구는 상기 동체의 저면에서 상기 갑피를 관통하여 개방되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 송풍수단은 상기 동체의 저면에서 상기 흡기구를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 상기 좌우 주익의 길이방향으로 굴절시키기 위해, 허브가 상기 동체 내측으로 뾰족하게 돌출되도록 상기 동체의 내측 바닥면 상의 상기 흡기구 후방에 장착된 원추형 레이디얼팬인 것이 바람직하다.

또한, 상기 관로수단은 상기 송풍수단으로부터 송풍되는 외기를 수용하도록 넓어진 상기 주익의 익근부분에서 상기 주익의 상단면 표층을 따라 외기를 토출하도록 좁아진 상기 배기구까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 되어 있으며, 상기 흡기구로부터 유입되는 외기를 상기 송풍수단을 중심으로 상기 주익으로 분기시키도록, 상기 송풍수단과 마주보는 상기 동체의 내벽면 상에 가이드베인이 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드베인은 중심부분이 상기 송풍수단을 향해 뾰족하게 돌출되어 상기 송풍수단에 의해 송풍되는 외기를 좌우로 분기시키도록 되어 있으며, 분기되는 외기의 풍량을 조절할 수 있는 풍량조절판이 상기 송풍수단을 향한 첨단부에 장착된 회동축에 의해 피벗 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주익의 상기 상단면에 상하 이동 가능하게 장착되어 상기 상단면으로부터 상승함으로써 상기 배기구 상단의 갑피와 정렬된 때 상기 주익의 익형을 유지하는 프로파일을 형성하는 동시에, 상기 주익의 후단과의 사이에 분사구를 형성하여 상기 분사구를 통해 상기 배기구에서 토출된 외기를 분사하도록 되어 있는 이중갑피를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이중갑피는 상기 주익의 상단면과의 사이에 장착되는 복수의 시저스형 리프트에 의해 상하 이동 가능하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이중갑피는 상기 주익의 길이방향을 따라 복수로 분할되어 분할된 부분마다 선별적으로 상하 이동 가능하게 됨으로써 배치높이를 서로 달리 할 수 있게 되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 윙부스터를 구비한 비행기에 의하면, 비행 중에 또는 이륙 시에 흡기구를 통해 주익 내부로 유입되는 외기를 주익의 길이방향으로 송풍수단에 의해 고속으로 압축, 확산시켜 배기구를 통해 주익 상단면의 표층을 따라 주익의 길이방향으로 길게 퍼져 고속으로 토출되게 할 수 있으므로, 주익의 상단면을 흐르는 외기 속도를 대폭 높여 주익에 걸리는 양력의 크기를 증대시킬 수 있게 되며, 따라서 특히 비행기 이륙 시간을 대폭 단축하여 승객의 탑승편의를 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 양력의 증대가 요긴하지 않은 항속시에는 주익 상단면 상에 상하이동 가능하게 장착된 이중갑피를 상승위치에 배치되도록 함으로써, 배기구에서 토출되는 고속의 기류를 이중갑피 상승 시 주익 후단에 형성되는 분사구를 통해 분사시킴으로써 필요에 따라 비행기 추진에 보완적으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 이중갑피가 복수개로 분할된 경우 각 이중갑피의 배치 위치를 달리함으로써, 주익에 부분적인 양력 편차를 일으켜 종래와 같이 플랩 등에 의존해 조정하는 것보다 일층 신속하고 원활하게 비행 조정을 할 수 있게 된다.

또한, 동체 아래의 중심선을 따라 흡기구와 송풍수단을 배치함으로써, 흡기구를 통해 동체 안으로 유입된 외기를 중앙에 하나뿐인 송풍수단에 의해서도 좌우 양측의 주익으로 외기를 송풍할 수 있을 뿐 아니라, 위와 마찬가지로 기존의 플랩 등에만 의존하던 좌우 선회비행의 회전반경을 대폭 줄여, 급선회 시에도 매우 신속하고 원활한 비행이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 윙부스터를 구비한 비행기의 도시한 개략 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 비행기의 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 비행기의 주익을 포함한 우측면을 보인 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 정면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 주익을 포함한 우측면을 보인 개략 단면도.
도 6은 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 송풍수단을 상세 도시한 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 관로수단을 도시한 평면도.
도 8은 도 1에 도시된 주익의 횡단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윙부스터를 구비한 비행기를 도시한 개략 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 주익의 횡단면도.
도 11은 도 9에 도시된 시저스형 리프트를 도시한 상세 단면도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 부분 절단 정면도.
도 13은 도 12의 부분 절단 측면도.
도 14는 도 12의 송풍수단 및 관로수단을 상세 도시한 부분 발췌 사시도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 윙부스터를 구비한 비행기를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 비행기는 주익의 양력을 부스팅할 수 있다는 의미에서 윙부스터라고 명명한 구조를 가지는 바, 도 1 및 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 동체(3)와 주익(5)을 포함하는 비행기로서, 흡기구(11), 하나 이상의 송풍수단(13), 구동수단(15), 배기구(17), 및 관로수단(19)을 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 동체(3)는 비행기의 몸통을 이루는 부분이며, 상기 주익(5)은 동체(3)의 중간부분에 횡으로 결합된 날개로서, 공지의 구성인 바 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 하나 이상의 흡기구(11)는 주익(5)의 내부로 외기가 유입되도록 하는 부분으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주익(5)의 선단(26) 부분에 관통되는 바, 도시된 것처럼 동체(3)의 표면을 따라 흐르는 외기의 유선과 인접한 즉, 동체(3)에 인접한 주익(5)의 익근부분에서 갑피(21) 전면을 관통하여 형성되는 것이 바람직하나, 도 4에 도시된 것처럼 주익(5)의 선단(26)을 따라 주익(5)의 길이방향으로 즉, 동체(3)와 직각을 이루는 방향으로 갑피(21)의 전면에 상호 이격된 상태로 복수개가 개방될 수도 있다. 이때, 각각의 흡기구(11)는 주익(5)의 두께와 거의 동일한 높이로 형성되며, 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼 갑피(21) 전면에 루버타입으로 개방되는 등 다양한 형태로 개방될 수 있다.

상기 하나 이상의 송풍수단(13)은 주익(5)의 양력을 배력하는 부스팅팬으로서, 흡기구(11)를 통해 유입된 외기를 관로수단(19)을 통해 주익(5)의 길이방향으로 가속하여 확산시키도록, 도 3에 도시된 바와 같이, 갑피(21)로 둘러싸인 주익(5)의 익근부분에 설치되는 바, 흡기구(11) 안쪽에 인접하도록 배치되어 동체(3)의 외벽이나 주익(5)의 갑피 내주면 상에 장착되는데, 도 2에 도시된 것처럼 흡기구(11)가 익근부분에 하나만 형성되어 있을 때는 도 3에 도시된 것처럼 송풍수단(13)도 그 바로 안쪽에 하나만 구비되나, 도 4에 도시된 것처럼 주익(5)의 선단(26)을 따라 갑피(21)의 전면에 상호 이격된 상태로 복수개의 흡기구(11)가 개방된 경우에는 각각의 흡기구(11)와 일대일 대응하도록 복수의 송풍수단(13)이 인접한 위치에 배열될 수도 있다. 이때, 각각의 송풍수단(13)은 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 구동수단(15)에 의해 동기 회전하도록 주익(5)의 길이방향으로 연장된 회전축(45) 상에 동축 상으로 장착된다. 그러나, 각각의 송풍수단(13)은 물론 별도의 구동수단에 의해 각기 구동될 수도 있다.

이와 같이, 송풍수단(13)은 흡기구(11)를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 주익(5)의 길이방향으로 굴절시켜 관로수단(19)을 따라 배기구(17)로 토출되도록 하는 바, 다양한 형태의 송풍기가 사용될 수 있으나, 특히 도 3, 도 5, 및 도 6에 도시된 본 실시예와 같이 허브 상에 복수의 나선형 날개(47)가 돌출 형성된 레이디얼팬 중에서도 허브(31)가 동체(3)의 반대쪽으로 뾰족하게 돌출된 원추형의 레이디얼팬인 것이 바람직하다.

상기 구동수단(15)은 송풍수단(13)을 회전 구동시키기 위한 엔진과 모터 같은 구동수단으로서, 도 3 및 도 5에 개략적으로 도시되어 있으나, 도시된 것처럼 동체(3)의 측벽에 장착되거나 주익(5)의 갑피(21) 내벽에 장착될 수 있으며, 장착 위치에 관계없이 벨트나 기어 등 다양한 형태의 전동수단을 통해 송풍수단(13)을 회전시켜 송풍수단(13)의 송풍추력이 주익(5)의 길이방향으로 관로수단(19)을 따라 배기구(17)로 향하도록 하기만 하면 된다.

상기 배기구(17)는 흡기구(11)를 통해 주익(5)의 관로수단(19)으로 유입된 외기를 주익(5)의 전체길이를 따라 토출하는 수단으로서, 도 2, 도 3, 도 7, 및 도 8에 도시된 것처럼 주익(5)의 상단면(23) 선단을 따라 횡으로 길게 그리고 주익(5)의 두께에 비해 상대적으로 얇게 형성되어 후방으로 개방되어 있으며, 따라서 송풍수단(13)에 의해 가속되어 배기구(17)에서 토출된 외기가 주익(5)의 선단(26)에서 후단까지 상단면(23) 표층을 따라 전체로 고르게 분산되어 예컨대, 커튼유동(curtain flow)과 같이 주익(5) 상단면(23)을 타고 고속으로 유동하도록 한다.

끝으로, 상기 관로수단(19)은 위와 같은 흡기구(11)와 배기구(17)를 연결하는 수단으로서, 도 1, 도 3, 도 7에 도시된 바와 같이 흡기구(11)로 유입된 외기가 흡기구(11) 뒤쪽에 인접하여 배치된 송풍수단(13)에 의해 가속됨으로써 배기구(17) 쪽으로 점차 압축되다가 배기구(17) 전체로 확산되어 토출되도록 한다. 이를 위해 관로수단(19)은 송풍수단(13)으로부터 전달되는 외기를 모두 수용하도록 넓어진 주익(5)의 익근부분에서 주익(5)의 상단면(23) 표층을 따라 커튼유동의 형태로 외기를 토출하도록 상대적으로 좁아진 배기구(17)까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 형성되는 것이 바람직하나, 최초에 상대적으로 큰 흡기구(11)를 통해 유입된 외기를 상대적으로 폭이 좁은 배기구(17)까지 점차로 압축시키다가, 길고 폭이 좁은 배기구를 통해 넓게 펴서 토출시킬 수 있는 것이면 어떤 형태여도 무방하다.

한편, 상기 주익(5)의 상기 상단면(23) 상에는 이중갑피(41)를 설치하는 것이 가능한데, 이 이중갑피(41)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 주익(5) 상단면(23)에 상하 이동 가능하게 장착되는 바, 도 9에 도시된 것처럼 하단 위치에 있을 때 즉, 주익(5)의 상단면(23) 위에 포개져 있을 때는 상단면(23)과 마찬가지로 주익(5)의 상단 표층을 이루어 배기구(17)에서 토출되는 외기가 그 상단면(49)을 따라 흐르도록 한다. 이에 따라 이중갑피(41)의 상단면(49)을 흐르는 기류의 속도도 마찬가지로 배기구(17)에서 토출되는 외기에 의해 더욱 빨라지므로, 주익(5)에 걸리는 양력이 그만큼 증대되며, 이러한 이중갑피(41)의 위치를 편의 상 부스팅위치라고 한다.

반대로, 이중갑피(41)는 도 10에 도시된 것처럼 상단면(23)으로부터 상승하여 상단 위치에 있을 때, 배기구(17) 상단의 갑피단(25)과 정렬되므로, 주익(5)의 익형을 그대로 유지하면서 주익(5) 상단면(23)과의 사이에 배기관로(51)를, 주익(5)의 후단 바로 앞쪽에 분사구(29) 형성하게 되며, 이에 따라 배기구(17)에서 토출된 외기는 배기관로(51)를 통해 분사구(29)에서 외부로 분사되므로, 비행기(1) 추진에 보탬이 되는데, 이때의 이중갑피(41)의 위치를 추진위치라고 한다. 이때, 이중갑피(41)의 후단은 주익(5) 후단의 플랩(미도시) 동작과 간섭을 일으키지 않도록 주익(5) 후단보다 조금 앞쪽에서 끝나도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 이중갑피(41)는 위와 같이 주익(5)에 상하이동 가능하게 장착되도록 하기 위해 다양한 형태의 고정수단을 채용할 수 있는데, 그 한 예로서 도 11에 도시된 시저스형 리프트(43)를 들 수 있다. 이 리프트(43)는 주익(5)의 상단면(23)과 이중갑피(41) 내주면 사이에 동체(3)와 나란한 방향으로 복수개 장착되는 바, 일반적인 시저스형 리프트와 마찬가지로 한 쌍의 링크(53)의 일측단을 즉, 상하좌우 일단측을 주익의 상단면(23)과 이중갑피(41)의 내주면을 따라 좌우로 이동하면서 상하로는 이동하지 못하도록 예컨대, 도 11에 도시된 것처럼 좌측단을 안내레일(55)에 의해 좌우이동 가능하게 고정할 수 있으며, 유압실린더(57)에 의해 작동시키게 된다.

또한, 이중갑피(41)는 도 9에 도시된 바와 같이 주익(5)의 길이방향을 따라 복수로 분할되어 분할된 부분마다 선별적으로 상하 이동 가능하게 할 수도 있는데, 이에 따라 분할된 각각의 이중갑피(41)를 서로 다른 높이에 배치되도록 할 수 있으며, 예컨대, 익단 측에 배치된 분할 이중갑피(A)를 제외한 모든 분할 이중갑피(41)의 위치를 도 10의 추진위치에 놓고, 분할 이중갑피(A)만 도 9의 부스팅위치에 두면 주익(5)이 이중갑피(A) 쪽으로 경사져 올라가도록 기울어지므로, 비행기(1) 도 1에서 우선회할 때, 회전반경을 대폭 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태로서, 도 12 내지 도 14에 도시된 비행기(101)는 앞 서 설명한 비행기(1)와 마찬가지로 흡기구(11), 송풍수단(13), 구동수단(15), 배기구, 및 관로수단(19)을 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 흡기구(11)는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 동체(3)의 저면에, 바람직하게는 주익(5)과 교차되는 저면 중심부의 앞부분에 형성되는 바, 도시된 것처럼 동체(3)로부터 외측으로 돌출될 수도 있지만, 저항을 줄이기 위해 동체(3)에서 돌출되지 않고 동체(3)의 갑피(21) 전면에 관통하여 형성할 수도 있다.

상기 송풍수단(13)은 또한, 앞 서 설명한 송풍수단과 마찬가지로 원추형 레이디얼팬으로 이루어지므로, 자체에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그러나, 이 송풍수단(13)은 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 동체(3)의 저면 형성된 흡기구(11)에 대응하도록 동체(3)의 내측 바닥면(33) 상의 흡기구(11) 후방에 장착되는 바, 흡기구(11)를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 좌우측 주익(5)의 길이방향으로 굴절시키도록, 동체(3) 내측을 향하여 허브(31)가 뾰족하게 돌출되는 자세로 동체(3) 바닥면(33) 상에 설치된다.

상기 구동수단(15)도 마찬가지로 앞 서 설명한 구동수단(15)과 동일하게 엔진이나 모터로 구성되나, 도 13에 도시된 것처럼, 공간 배치 상의 이유로 위로 향한 송풍수단(13)에 직결할 수 없으므로 전동벨트와 같은 전동수단(59)을 통해 송풍수단(13)에 회전 구동력을 전달하도록 되어 있다.

상기 배기구는 앞 서 설명한 배기구(17)와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.

끝으로, 상기 관로수단(19)은 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 좌우측 주익(5) 내에 형성되는 형태는 앞 서 설명한 관로수단(19)과 동일한 바, 송풍수단(13)으로부터 송풍되는 외기를 수용하도록 넓어진 주익(5)의 익근부분에서 배기구까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 되어, 좁아진 배기구를 통해 좌우측 주익(5)의 상단면 표층을 따라 외기를 토출하도록 되어 있는 바, 송풍수단(13)과 마주보는 동체(3)의 내벽면(35) 상에 가이드베인(37)이 돌출되어, 도 12에 화살표로 도시된 것처럼 흡기구(11)로부터 유입된 외기를 송풍수단(13)을 중심으로 좌측 및 우측의 주익(5)으로 분기시킨다.

이때, 가이드베인(37)은 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 중심부분이 송풍수단(13)을 향해 뾰족하게 돌출된 단면 V자 형상의 판재로서 송풍수단(13)에 의해 송풍되는 외기를 좌우로 분기시키도록 되어 있는 바, 가이드베인(37)의 하단 첨단부에 풍량조절판(39)이 회동축(38)을 중심으로 피벗 가능하게 설치되고, 회동축(38)은 모터(61) 등에 의해 회전 구동됨으로써, 가이드베인(37)에 의해 분기되는 외기의 풍량을 풍량조절판(39)의 회전각도에 따라 조절할 수 있게 된다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명의 윙부스터를 구비한 비행기(1)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

비행기(1)는 정면 형태가 비행 중인 때 정상류를 형성하도록 설계되어 있다. 따라서 정상류의 유동은 균일한 패턴으로 비행기 동체 주위를 흐르며, 균일한 패턴의 외기가 연속해서 흡기구(11)를 통해 관로수단(19)으로 유입된다. 관로수단(19)으로 유입된 외기는 구동수단(15)에 의해 고속으로 회전하는 송풍수단(13)에 의해 주익(5)의 길이방향 즉, 동체(3)와 거의 직각을 이루는 방향으로 굴절되면서 가속되어 관로수단(19)의 좁은 안으로 압축되어 들어간다. 이때, 비행기(1) 속도와 및 송풍수단(13)은 선순환하는 관계를 갖는 바, 이것은 엔진이 비행기(1)가 빠르게 비행할수록 더 많은 양의 공기가 흡기구(11)로 유입되며, 흡기구(11)로 유입된 외기가 배기구(17)를 통해 토출됨으로써 비행기(1)를 더욱 가속시키게 된다는 것을 의미한다.

한편, 송풍수단(13)에 의해 가속되어 깔대기 형태의 관로수단(19) 대직경부에서부터 점차 압축되어 주익(5)을 따라 관로수단(19)의 소직경부로 유입된 외기는 도 8에 도시된 바와 같이 상대적으로 폭이 좁은 배기구(17)를 통해 주익(5) 상단면(23) 전체로 분산되어 표층을 따라 고속으로 토출된다.

이에 따라 상단면(23) 표층의 공기속도는 주익(5) 하단면(24)에 비해 훨씬 빨라지게 되며, 이는 상단면(23)과 하단면(24) 사이의 압력차를 늘려 주익(5)에 걸리는 양력을 증대시킨다. 따라서, 본 발명의 비행기(1)는 일반 비행기에 비해서 이륙시간을 훨씬 단축할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 배기구(17)와 정렬되면서 상하로 이동 가능한 이중갑피(41)를 주익(5) 상단면(23) 상에 장착함으로써 이륙 시 등 본 발명에 따른 부스팅이 필요할 때는 이중갑피(41)를 도 9에 도시된 것처럼 하단에 위치하는 부스팅위치에 두어 위에서 설명한 것처럼 주익(5)에 걸리는 양력을 증대시킬 수 있고, 이륙 이후 항속 상태에서는 이중갑피(41)를 도 10에 도시된 추진위치에 두어 배기구(17)에서 토출된 외기를 비행기(1) 추진에 이용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 이중갑피(41)가 주익(5)의 길이방향으로 분할되어 있는 경우에는 이중갑피(41) 배치위치를 서로 달리함으로써, 예컨대 위에서 언급한 바 있듯이 익단측의 일부 이중갑피만을 부스팅위치에 오도록 하단위치에 배치함으로써 분할된 이중갑피 중 일부가 부스팅위치에 배치된 쪽으로 주익(5)이 경사져 올라가게 하여 올라간 반대쪽으로 비행기(1)가 선회할 때 회전반경을 훨씬 짧게 할 수 있다.

한편, 도 12 내지 도 14에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비행기(101)가 이륙을 시작한 때 송풍수단(13)도 가동되어 흡기구(11)를 통해 외기를 흡인한다.

이때, 흡기구(11)가 동체(3)의 저면 중심부에 형성되어 있고, 이 흡기구(11) 바로 뒤쪽에 송풍수단(13)이 설치되어 있으므로, 흡기구(11) 흡인된 외기는 송풍수단(13)의 송풍력에 의해 가이드베인(37)을 따라 좌우로 양분되어 각각 좌우측 주익(5) 내부의 관로수단(19)으로 가속되며, 이후에는 앞 서 설명한 것과 동일한 과정을 거쳐 주익(5)의 양력을 증대시키는 바, 이 동일한 과정에 대해서는 위에서 설명하고 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

이와 같이 비행기(101)는 앞 서 설명한 비행기(1)와는 달리 하나의 송풍수단(13)에 의해 좌우 양측의 주익으로 동시에 송풍을 할 수 있는데, 이때 물론 송풍수단(13)은 동체(3)의 길이방향으로 복수개를 나란히 배열하여 설치할 수도 있다. 이때, 특히 비행기(101)는 도 14에 도시된 것처럼 가이드베인(37)의 첨단부에 풍량조절판(39)을 장착하여 좌우측 주익(5)으로 유입되는 풍량을 서로 달리 할 수 있는데, 예컨대, 도 14에서 풍량조절판(39)을 시계방향으로 회전시키면 도면 상 우측인 좌측 주익(5)으로의 풍량이 그 반대인 우측 주익(5)보다 많아져 좌측 주익(5)의 양력 우측보다 더 커지므로, 비행기(101)는 우측으로 기울어져 우선회 시 회전반경을 크게 줄일 수 있게 되는 등, 앞 서 설명한 비행기(1)에서와 같이 비행기(101)에 의하면 회전성능을 크게 높일 수 있게 된다.

1 : 비행기 3 : 동체
5 : 주익 11 : 흡기구
13 : 송풍수단 15 : 구동수단
17 : 배기구 19 : 관로수단
21 : 갑피 23 : 상단면
25 : 배기구 갑피 26 : 주익 선단
27 : 주익 후단 29 : 분사구
31 : 허브 37 : 가이드베인
39 : 풍량조절판 41 : 이중갑피
43 : 리프트 45 : 회전축

Claims

몸통을 이루는 동체(3); 및
상기 동체(3)의 중간부분에 횡으로 결합되는 주익(5);을 포함하는 비행기(1,101)에 있어서,
상기 비행기(1)를 이루는 갑피(21)에 관통되어 상기 비행기(1)의 내부로 외기가 유입되도록 하는 하나 이상의 흡기구(11);
상기 주익(5)의 갑피(21)에 의해 둘러싸여 상기 흡기구(11)에 대응하도록 배치됨으로써 상기 흡기구(11)를 통해 유입된 외기를 상기 주익(5)의 길이방향으로 가속하여 확산시키는 하나 이상의 송풍수단(13);
상기 송풍수단(13)을 회전 구동시키는 구동수단(15);
상기 주익(5)의 상단면(23) 선단을 따라 후방으로 개방되어 상기 송풍수단(13)에 의해 가속된 외기를 상기 주익(5)의 상단면(23) 표층을 따라 흐르도록 토출하는 배기구(17); 및
상기 흡기구(11)와 상기 배기구(17)를 연결하되 상기 흡기구(11)에 인접 배치된 상기 송풍수단(13)에 의해 가속되는 외기를 상기 배기구(17) 쪽으로 압축하여 확산시키도록 되어 있는 관로수단(19);을 포함하여 구성되되,
상기 송풍수단(13)은 상기 흡기구(11)를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 상기 주익(5)의 길이방향으로 굴절시키도록 허브(31)가 상기 동체(3) 반대쪽으로 뾰족하게 돌출된 원추형 레이디얼팬인 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제1 항에 있어서,
상기 흡기구(11)는 상기 주익(5)의 선단(26)을 따라 상기 갑피(21)의 전면에 복수개가 상호 이격된 상태로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
삭제
제2 항에 있어서,
상기 송풍수단(13)은 상기 주익(5)의 선단(26)을 따라 상기 갑피(21)의 전면에 상호 이격된 상태로 개방된 복수의 상기 흡기구(11)에 일대일 대응하도록 복수개가 상기 흡기구(11)와 인접한 위치에 배열되어, 상기 구동수단(15)에 의해 동기 회전하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제1 항에 있어서,
상기 관로수단(19)은 상기 송풍수단(13)으로부터 송풍되는 외기를 수용하도록 넓어진 상기 주익(5)의 익근부분에서 상기 주익(5)의 상단면(23) 표층을 따라 외기를 토출하도록 좁아진 상기 배기구(17)까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제1 항에 있어서,
상기 흡기구(11)는 상기 동체(3)의 저면에서 상기 갑피(21)를 관통하여 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제6 항에 있어서,
상기 송풍수단(13)은 상기 동체(3)의 저면에서 상기 흡기구(11)를 통해 유입되는 외기의 입사방향을 상기 주익(5)의 길이방향으로 굴절시키기 위해, 허브가 상기 동체(3) 내측으로 뾰족하게 돌출되도록 상기 동체(3)의 내측 바닥면(33) 상의 상기 흡기구(11) 후방에 장착된 원추형 레이디얼팬인 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제7 항에 있어서,
상기 관로수단(19)은 상기 송풍수단(13)으로부터 송풍되는 외기를 수용하도록 넓어진 상기 주익(5)의 익근부분에서 상기 주익(5)의 상단면(23) 표층을 따라 외기를 토출하도록 좁아진 상기 배기구(17)까지 단면적이 점차 축소되는 깔대기 형태로 되어 있으며, 상기 흡기구(11)로부터 유입되는 외기를 상기 송풍수단(13)을 중심으로 상기 주익(5)으로 분기시키도록, 상기 송풍수단(13)과 마주보는 상기 동체(3)의 내벽면(35) 상에 가이드베인(37)이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제8 항에 있어서,
상기 가이드베인(37)은 중심부분이 상기 송풍수단(13)을 향해 뾰족하게 돌출되어 상기 송풍수단(13)에 의해 송풍되는 외기를 좌우로 분기시키도록 되어 있으며, 분기되는 외기의 풍량을 조절할 수 있는 풍량조절판(39)이 상기 송풍수단(13)을 향한 첨단부에 장착된 회동축(38)에 의해 피벗 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제1 항, 제2 항 또는 제4 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주익(5)의 상기 상단면(23)에 상하 이동 가능하게 장착되어 상기 상단면(23)으로부터 상승함으로써 상기 배기구(17) 상단의 갑피단(25)과 정렬된 때 상기 주익(5)의 익형을 유지하는 프로파일을 형성하는 동시에, 상기 주익(5)의 후단(27)과의 사이에 분사구(29)를 형성하여 상기 분사구(29)를 통해 상기 배기구(17)에서 토출된 외기를 분사하도록 되어 있는 이중갑피(41)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제10 항에 있어서,
상기 이중갑피(41)는 상기 주익(5)의 상단면(23)과의 사이에 장착되는 복수의 시저스형 리프트(43)에 의해 상하 이동 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.
제11 항에 있어서,
상기 이중갑피(41)는 상기 주익(5)의 길이방향을 따라 복수로 분할되어 분할된 부분마다 선별적으로 상하 이동 가능하게 됨으로써 배치높이를 서로 달리 할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 윙부스터를 구비한 비행기.