KR101339843B1 - 비행체 로터 출력 보정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비행체 로터 출력 보정 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 비행체에 장착되어 회전 블레이드를 회전시키는 복수 개 로터의 출력을 보정하는 시스템은 상기 복수 개 로터에 의해 회전하는 회전 블레이드에 따라 발생하는 공기 흐름 세기를 각각 측정하는 복수 개 공기 흐름 센서를 포함할 수 있다. 상기 시스템은, 상기 복수 개 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 이용하여 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 구하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 복수 개 공기 흐름 센서는 대응하는 회전 블레이드로부터 일정 거리 하방에 위치하고, 대응하는 로터의 회전축으로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다. 본 발명에 의하면, 공기 흐름 센서를 이용하여 로터의 실제 출력을 측정하여 비행체 자세 조정 및 고장 발생 진단을 보다 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

Description

비행체 로터 출력 보정 시스템{AIRCRAFT ROTOR OUTPUT CALIBRATION SYSTEM}
본 발명은 비행체 로터 출력 보정 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 수직 이착륙기에 장착되는 로터의 출력을 공기 흐름 센서(Air Flow Sensor)를 이용하여 보정하는 시스템에 관한 것이다.
수직 이착륙기는 헬리콥터처럼 수직으로 이착륙하고 수평으로 나는 비행기를 말한다. 수직 이착륙기는 수평으로 날 때에 성능이 나쁜 헬리콥터의 결점과 이착륙시에는 긴 활주로를 필요로 하는 비행기의 결점을 제거하고 서로의 장점만을 취한 것으로, 기체 내부에 리프트 엔진이라고 불리는 제트 엔진을 수직으로 장착한 리프트 엔진식과, 프로펠러를 2개 또는 4개를 날개 앞 끝에 장착하여 이륙시에는 이 날개를 프로펠러와 함께 90˚돌려서 프로펠러를 위로 향하게 하여 프로펠러가 헬리콥터의 회전 날개와 같은 작용을 하여 비행기의 무게를 지탱하게 하는 프로펠러식 등이 있다.
종래 프로펠러식 동력 로터 기반의 소형 수직 이착륙기의 경우 각 로터의 출력제어는 자이로스코프에서 측정된 데이터를 기반으로 비행체의 각 로터의 회전수를 조절하는 전류분배장치에 의존하고 있다.
그런데 이러한 종래 시스템의 경우 전류 분배 이상, 각 로터의 이상 또는 각 회전 블레이드의 물리적 이상 등과 같은 고장 및 구조적 장애에 대한 판단 여부가 불가능한 점이 있었다.
또한 기체 비행의 이상 현상에 대한 보정을 자이로스코프의 측정 수치에 절대적으로 의존하고 있어 상기한 고장 및 구조적 장애가 발생한 경우 각 로터 및 회전 블레이드의 실제 출력을 반영하지 못함으로써 비행체의 안전한 제어를 못하게 되는 문제가 발생할 수 있었다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 공기 흐름 센서를 이용하여 로터의 실제 출력을 측정하여 비행체 자세 조정 및 고장 발생 진단을 지원할 수 있는 로터 출력 보정 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 비행체에 장착되어 회전 블레이드를 회전시키는 로터의 출력을 보정하는 시스템은, 상기 로터에 의해 회전하는 회전 블레이드의 회전에 따라 발생하는 공기 흐름 세기를 측정하는 공기 흐름 센서를 포함한다.
상기 공기 흐름 센서는 상기 회전 블레이드로부터 일정 거리 하방에 위치할 수 있다.
또한 상기 공기 흐름 센서는 상기 로터의 회전축으로부터 일정 거리에 위치할 수 있다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체에 장착되어 회전 블레이드를 회전시키는 복수 개 로터의 출력을 보정하는 시스템은 상기 복수 개 로터에 의해 회전하는 회전 블레이드에 따라 발생하는 공기 흐름 세기를 각각 측정하는 복수 개 공기 흐름 센서를 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 상기 복수 개 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 이용하여 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 구하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개 공기 흐름 센서는 대응하는 회전 블레이드로부터 일정 거리 하방에 위치하고, 대응하는 로터의 회전축으로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비행체에 장착된 자이로스코프에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 상기 비행체 자세 정보와 상기 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 기초로 상기 비행체의 장애 발생을 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비행체에 장착된 자이로스코프에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 상기 비행체 자세 정보와 상기 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 기초로 상기 복수 개 로터의 회전수를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성할 수 있다.
상기 비행체는 상기 복수 개의 로터의 회전수를 조절하는 전류 분배 장치를 더 포함하고, 상기 전류 분배 장치는 상기 제어부에서 전달되는 상기 보정 데이터를 반영하여 상기 복수 개 로터의 회전수를 조정할 수 있다.
상기 비행체는 수직 이착륙기일 수 있다.
본 발명에 의하면, 공기 흐름 센서를 이용하여 로터의 실제 출력을 측정하여 비행체 자세 조정 및 고장 발생 진단을 보다 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 보정 시스템이 장착된 비행체의 구성을 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.
도 2는 도 1의 공기 흐름 센서가 비행체에 장착된 위치를 설명하기 위해 제공되는 모식도이다.
도 3은 도 1의 공기 흐름 센서가 비행체에 복수 개 장착된 경우를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 보정 시스템이 장착된 비행체의 구성을 설명하기 위해 제공되는 블록도이고, 도 2는 도 1의 공기 흐름 센서가 비행체에 장착된 위치를 설명하기 위해 제공되는 모식도이며, 도 3은 도 1의 공기 흐름 센서가 비행체에 복수 개 장착된 경우를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 로터 보정 시스템이 장착된 비행체는 로터(110), 회전 블레이드(120), 공기 흐름 센서(130), 제어부(140), 자이로스코프(150) 및 전류 분배 장치(160)를 포함할 수 있다.
비행체는 수직 이착륙기로서 몸체(100)를 기준으로 전후 또는 좌우에 각각 복수 개의 로터(110)를 장착하고 각 로터(110)의 회전력에 의해 회전 블레이드(120)에서 발생하는 추력으로 수직으로 승강할 수 있다.
물론 실시예에 따라 복수 개의 로터(110) 및 회전 블레이드(120)의 위치는 비행체의 전후좌우 뿐만 아니라, 비행체 몸체(100)를 기준으로 대각선 방향으로 4개의 로터(110) 및 회전 블레이드(120)가 장착될 수 있으며, 기타 비행체 설계에 따라 다양한 위치에 로터(110) 및 회전 블레이드(120)가 장착될 수도 있다.
회전 블레이드(120)는 로터(110)에 의해 회전하면서 비행체를 로터(110)의 축방향으로 진행시키는 추력을 생성할 수 있다.
로터(110)는 전류 분배 장치(160)에서 공급되는 전류 값에 비례하는 출력으로 회전력을 발생하여 회전 블레이드(120)를 회전시킬 수 있다.
공기 흐름 센서(130)는 로터(110)에 의해 회전하는 회전 블레이드(120)의 회전에 따라 발생하는 공기 흐름 세기를 측정하여 제어부(140)에 전달할 수 있다. 공기 흐름 센서(130)는 도 2에 예시한 것과 같이 회전 블레이드(120)로부터 일정 거리 하방에 위치하게 할 수 있다. 이에 의해 공기 흐름 센서(130)는 회전 블레이드(120)에 의해 발생하는 추력에 비례하는 공기 흐름 세기를 측정할 수 있다.
한편 공기 흐름 센서(130)는 대응하는 로터(110)의 회전축으로부터 동일한 거리에 각각 위치하도록 설치될 수 있다.
예컨대 도 3에 예시한 것과 같이 비행체 몸체(100)를 기준으로 대각선 방향으로 4개씩 로터(110a, 110b, 110c, 110d)와 회전 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d)가 설치되어 있다고 가정하면, 4개의 공기 흐름 센서(130a, 130b, 130c, 130d)는 각각 대응하는 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 회전축으로부터 동일한 거리(d)에 설치될 수 있다. 이에 의해 서로 다른 로터(110a, 110b, 110c, 110d)에 대응하여 설치된 각 공기 흐름 센서(130a, 130b, 130c, 130d)가 동일한 조건으로 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 출력에 대응하는 공기 흐름 세기를 측정할 수 있다.
자이로스코프(150)는 비행체의 자세를 검출하는 센서로서 피치(pitch)축, 요(yaw)축, 롤(roll)축에 대한 변동에 대한 데이터를 측정하는 기능을 수행하며, 측정된 데이터를 제어부(140)에 전달할 수 있다. 자이로스코프(150)는 비행체 몸체(100)에 설치될 수 있다.
전류 분배 장치(160)는 자이로스코프(150)에서 측정된 데이터를 기반으로 비행체 조종사의 제어 명령에 따라 각 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 회전수를 조절하는 기능을 수행한다. 특히 본 발명에 따른 전류 분배 장치(160)는 제어부(140)에서 전달되는 보정 데이터를 반영하여 각 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 회전수를 조절할 수 있다.
제어부(140)는 공기 흐름 센서(130a, 130b, 130c, 130d)로부터 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 출력 편차를 구할 수 있다.
제어부(140)는 자이로스코프(150)에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 비행체 자세 정보와 공기 흐름 센서(130a, 130b, 130c, 130d)에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 복수 개 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 출력 편차를 기초로 비행체의 장애 발생을 판단할 수 있다. 예컨대 전류 분배 장치(160)에서 각 로터(110a, 110b, 110c, 110d)에 인가한 전류 값을 기초로 구해지는 로터의 출력과 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 출력을 비교하여 차이가 있으면, 제어부(140)는 전류 분배 장치(160)의 전류 분배 기능에 이상이 있거나 로터(110a, 110b, 110c, 110d) 또는 회전 블레이드(120a, 120b, 120c, 120d)에 고장 또는 구조적 장애가 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한 제어부(140)는 자이로스코프(150)에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 비행체 자세 정보와 공기 흐름 센서(130a, 130b, 130c, 130d)에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 복수 개 로터의 출력 편차를 기초로 복수 개 로터(110a, 110b, 110c, 110d)의 회전수를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성할 수도 있다. 예컨대 전류 분배 장치(160)에 의해 출력이 동일하도록 각 로터(110a, 110b, 110c, 110d)에 동일한 전류 값이 인가되었으나, 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 로터 출력에 편차가 있으면 이러한 편차를 줄이는 방향으로 각 로터(110a, 110b, 110c, 110d)에 인가되는 전류 값을 조정하기 위한 보정 데이터를 생성할 수 있다.
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.
100: 비행체
110: 로터
120: 회전 블레이드
130: 공기 흐름 센서
140: 제어부
150: 자이로스코프
160: 전류 분배 장치

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 비행체에 장착되어 회전 블레이드를 회전시키는 복수 개 로터의 출력을 보정하는 시스템에 있어서,
    상기 복수 개 로터에 의해 회전하는 회전 블레이드에 따라 발생하는 공기 흐름 세기를 각각 측정하는 복수 개 공기 흐름 센서, 그리고
    상기 복수 개 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 이용하여 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 구하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 비행체에 장착된 자이로스코프에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 상기 비행체 자세 정보와 상기 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 기초로 상기 비행체의 장애 발생을 판단하는 것을 특징으로 하는 로터 출력 보정 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에서,
    상기 복수 개 공기 흐름 센서는 대응하는 회전 블레이드로부터 일정 거리 하방에 위치하고, 대응하는 로터의 회전축으로부터 동일한 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터 출력 보정 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에서,
    상기 제어부는 상기 비행체에 장착된 자이로스코프에 의해 측정된 데이터를 기초로 추정된 상기 비행체 자세 정보와 상기 공기 흐름 센서에서 측정된 공기 흐름 세기를 기초로 구해진 상기 복수 개 로터의 출력 편차를 기초로 상기 복수 개 로터의 회전수를 보정하기 위한 보정 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 로터 출력 보정 시스템.
  9. 제 8 항에서,
    상기 비행체는 상기 복수 개의 로터의 회전수를 조절하는 전류 분배 장치를 더 포함하고,
    상기 전류 분배 장치는 상기 제어부에서 전달되는 상기 보정 데이터를 반영하여 상기 복수 개 로터의 회전수를 조정하는 것을 특징으로 하는 로터 출력 보정 시스템.
  10. 제 4 항에서,
    상기 비행체는 수직 이착륙기인 것을 특징으로 하는 로터 출력 보정 시스템.
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