KR101389351B1 - 유도형 탄의 조종날개 구동토크 측정방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

제1지그에 조종날개(100)를 고정하고 제2지그로 조종날개의 날개면을 물어 고정한 다음, 제2지그의 회전축에 동축 연결되는 토크미터(23)로 조종날개의 구동토크를 측정하는 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정장치 및 방법이 개시된다.
토크미터(23)에는, 상기 제1회전운동과 상기 제2회전운동의 차이로 인한 비틀림으로부터 발생된 전압신호를 실시간으로 표시하는 오실로스코프와 상기 전압신호를 토크값으로 환산 표시하는 디지털인디케이터(17)가 유선 연결되며, 상기 디지털인디케이터(17)는 상기 토크값 중 피크값을 포착하여 이를 고정값으로 표시하도록 작동된다. 토크미터(23)의 회전운동은 크랭크(30)와 커넥팅로드(31)에 의해 왕복운동으로 바뀌고 이는 요동운동이 포함되는 제3회전운동으로 변환되어 플라이휠(40)에 전달된다. 플라이휠은 요동에 대한 관성저항을 포함하여 다양한 저항력을 조종날개에 가할 수 있으며 이 과정에서 실제 비행상황과 유사한 외력을 가할 수 있고 모터구동제어기는 이를 바탕으로 현실적인 구동토크와 회전속도 정보를 날개모터에 전달할 수 있다.
본 발명은 다양한 종류의 유도형 탄에 있어서 조종날개의 구동토크를 매우 현실적으로 측정할 수 있다. 이 같은 측정결과는 날개모터의 요구제원과 감속기의 감속비 선정은 물론 유도형 탄의 설계 최적화에 큰 도움을 줄 수 있다.

Description

유도형 탄의 조종날개 구동토크 측정방법 및 그 장치{Torque sensing Method and Apparatus for control wing of guided type munitions}

본 발명은 공기저항이 큰 상태에서 정확한 각도를 유지하고 또한 구동장치의 관성저항을 능가하는 급속 요동능력을 갖추기 위해 충분한 토크(Torque)가 요구되는 유도형 탄의 조종날개에 있어서, 다양한 작동조건 별로 정확한 구동토크를 측정할 수 있도록 구현된 측정장치와 이를 이용한 조종날개의 구동토크 측정방법에 관한 것이다.

(배경 1) 모든 종류의 유도형 탄, 예컨대 전략 순항 미사일에서 휴대용 대공미사일에 이르기까지 탄도탄이 아닌 모든 비행 유도탄은 발사와 동시에 탄체에 부착된 날개를 움직여 유도기능을 수행한다. 이때 유도탄의 조종날개, 혹은 조종/안정겸용날개는 원하는 방향으로 나아가기 위해 탄체의 현재 비행속도를 반영하여 정확히 계산된 각도로 회전(요동)하여야 한다. 만약 동일한 유도비행 궤적을 서로 다른 속도로 비행하는 두 개의 동일 중량 유도탄이 있다면 탄속이 빨라 비행체 관성이 큰 유도탄의 조종날개는 큰 요동각도, 빠른 각속도로 동작해야 하며 탄속이 느려 비행체 관성이 작은 유도탄의 조종날개는 작은 요동각도, 느린 각속도로 동작할 필요가 있다. 전자의 조종날개는 고속유동 상태에서 빠른 동작을 수행할 수 있는 강한 토크의 날개모터와 작은 감속비의 감속기가 요구되며, 후자의 경우 넓은 요동폭에 걸쳐 정밀한 각도유지가 가능한 큰 감속비의 감속기와 이를 보완하는 고속 날개모터가 필요하다. 이 같은 날개모터와 감속기의 선정은 유도형 탄의 임무특성, 속도와 중량뿐 아니라 해당 유도탄 조종날개의 공력특성과 실제 비행환경을 감안하여야 하며 충분히 많은 사전실험을 거쳐 이루어져야 한다.

(배경 2) 단위시간당 각운동량의 변화, 즉 회전력을 의미하는 토크(Torque)를 측정하는 방법으로는 대표적으로 흡수동력계식 방법과 토크미터식 방법이 있다. 흡수동력계식 방법은 시험물의 회전축을 제동 장치와 결합하여 시험물의 회전력*회전각도에 따른 결과인 일의 양을 열 또는 전기 에너지의 형태로 변환하여 구하는 방법이며, 전기, 물, 공기, 고체 마찰 동력계 등 다양한 종류가 있으며 비틀림변형이 전혀 없는 시험물의 동적토크를 측정하는 데 유용하다.

토크미터식 방법은 시험물의 회전력을 거기에 연결된 감지센서의 비틀림 각이나 변형 등으로부터 정적토크를 측정하는 방법이며 그 종류로는 자기변형 토크센서, 변형게이지식 토크센서, 위상차검출형 토크센서 등이 있다. 아래 소개한 선행기술 중 문헌 (1)은 시험대상인 축(액슬)에 꼬임을 방지하는 인장력과 회전력을 동시에 가할 때 발생되는 (길이와 각도)변형량을 측정하는 장치이다. 회전력이 가해지지만 시험대상물은 거의 회전하지 않고 비틀리기만 하므로 정적 토오크만을 측정하는 전형적인 토크미터 장치이다.

또한 문헌 (2)는 시험대상인 베어링에 하중을 걸고 회전력을 가할 때 발생되는 마찰토오크를 측정하는 장치이다. 회전력이 가해짐과 동시에 베어링은 어떠한 변형도 없이 즉시 회전하게 되므로 회전 저항, 즉 회전중인 상태의 동적 토크를 측정하는 흡수동력계식 장치라 할 수 있다.

(1) 미국특허공보 US 4,196,635호 TEST APPARATUS FOR THE SIMULTANEOUS LOADING OF A TEST SAMPLE WITH LONGITUDINAL FORCES ANS WITH TORQUE (2) 일본특허공보 특개평01-244332호 TESTING APPARATUS FOR BEARING FRICTION TORQUE

도 1은 대표적인 유도형 탄 2종을 도시한 것이다. 위쪽에 도시된 통합직격탄(JDAM)은, 기존 자유낙하 폭탄을 기반으로 꼬리 쪽 고정날개 대신 가동식 조종날개와 유도장치로 이루어진 유도키트를 부착하여 제작되며 보통 위성항법신호로 유도된다. JDAM탄의 조종날개는 넓은 날개면적과 우수한 공력특성을 가진 형상이므로 작은 날개 요동폭을 섬세하고 정확하게 구현하는 고Torque 저rpm 형태의 날개제어방식이 요구된다. 한편 도면 아래쪽의 무선유도식 대전차탄(TOW 2B)은, 동체에 내장된 날개가 발사와 동시에 튀어나와 펼쳐지는 방식의 유도탄이며 근거리무기로서 짧은 시간 동안 레이저 또는 밀리파 레이더 신호에 의해 유도된다. TOW 2B탄의 조종날개 시위(chord) 길이는 유도탄 동체의 반지름을 넘어설 수 없는 가느다란 날개형상인 만큼 그 공력특성은 좋지 않다. 그러므로 이를 극복하기 위해 좀 더 큰 요동폭으로 민첩하게 움직이는 저Torque 고rpm 형태의 날개제어방식이 요구된다.

위와 같이 유도형 탄의 종류와 특성에 따라 날개모터의 구동토크, 구동rpm과 이를 보조하는 감속기의 기어비가 달라져야 하며, 이러한 작업은 유도형 탄의 제작 전에 적절한 시험장치를 통해 공기저항이나 직전 작동행위에 의한 관성저항이 잘 모사된 환경에서 다양한 요동각도, 다양한 모터회전수에서 원하는 각운동량을 만족하는지의 여부를 충분히 검증하여야 한다.

다시 말해 유도형 탄의 조종날개 토크는 내장된 날개모터의 제원상 토크 만을 따로 측정하기 보다는 실제 유도탄 동체와 유사한 구조로 장착 고정되고 날개뿌리에 연결된 상태에서 감속기를 거쳐 출력되는 모터의 토크를 조종날개를 통해 최종적으로 측정되어야 한다. 또한 그 같은 측정은 적절한 외력(공기저항력 또는 관성력)이 잘 모사된 환경에서 실시되어야 한다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이 유도형 탄의 조종날개 구동토크는 공기저항에 따른 외력부하, 요동속도, 요동폭, 특정 요동각도에서의 고정지지능력 등 매우 다양한 측정조건이 복잡하게 얽혀있어, (배경 2) 에서와 같은 전통적인 토크측정 장치 및 방법으로는 필요로 하는 모든 항목이 반영된 토크측정값을 얻을 수 없다.

본 발명은 위와 같은 어려움을 해결하고자 창안된 것이며, 전통적인 (비틀림 변형에 의한) 정적 토크센서를 사용하면서도 상술한 여러 가지의 동적토크 측정조건까지도 만족하여 이를 측정값으로 반영할 수 있는 날개구동토크 측정장치와 측정방법을 구현하고자 한 것이다.

본 발명의 핵심기술수단은 먼저 유도형 탄의 실제 비행과정에서 이뤄지는 조종날개 동작이 토크측정장치에서도 동일하게 이루어지도록 하는 날개구동 시뮬레이션 장치와, 다음으로 상기 조종날개에 가해지는 공기저항이나 날개구동 관성력 또한 실제와 가깝게 이루어지도록 하는 외력부하 장치로 구성된다.

날개구동 시뮬레이션 장치는 우선 유도형 탄의 배터리 방식 직류전원 공급작동을 그대로 수행할 수 있어야 한다. 유도형 탄의 배터리는 기종에 따라 보통 7.5~10.5V 사이의 특정 전압을 공급하도록 설계되어 있으며 날개모터의 속도제어는 PWM(Pulse Width Modulation)제어, 즉 펄스폭변조방식 제어로 수행한다. PWM제어란 전원공급장치에서 일정전압을 공급하면 이를 숫자가 가감된 다수의 펄스 형태로 날개모터에 공급함으로써, 날개모터가 이를 일정한 전류상태에서의 전압변화로 인식하여 동일한 토크로 회전속도만을 조절할 수 있도록 하는 제어방식이다.

이에 본 발명의 측정장치는 실험용 장비로 부적합한 배터리 대신 스위칭 방식의 전원공급기(swiched mode power supply: SMPS)를 사용하되, 실제 유도형 탄과 동일하게 PWM제어를 수행할 수 있는 모터구동제어기(Motor driver)를 사용하여 그 출력전압을 조절하여 7.5V부터 10.5V까지 0.5V 간격으로 변경할 수 있도록 하였다.

날개모터의 회전에 따른 조종날개의 회전각 정보는 각검출기를 이용한다. 각검출기로는 회전각에 따라 부채꼴로 슬라이딩 저항기를 배열한 디지털 포텐쇼미터가 사용될 수 있다. 각검출기는 보통 날개뿌리 속에 설치되어 감속기를 통해 나온 최종 회전각 정보를 모터구동제어기에 피드백한다.

날개모터로는 실제 탄에 적용될 수 있는 소형 고출력의 브러시리스 직류모터(BLDC모터)가 사용되고, 외력부하 발생모터(50)는 균일한 회전속도와 규칙적인 요동운동 구현이 용이한 대형 저출력의 정류자식 제어 모터가 적절하다.

외력의 가감을 조절하는 마찰클러치(41)는 선형적인 마찰을 위해 금속 마찰판끼리의 건식마찰구조를 도입할 수 있으며, 조종날개와 감속기의 보호를 위해 넓은 탄성범위의 스프링을 사용한 클러치액추에이터(42)를 적용하여 완전한 직결 연결이 되지 않고 최소한의 슬립(slip)이 일정량 보장되도록 하였다.

한편 주요 외력부하도구인 플라이휠(40)의 회전관성을 조절하는 왕복운동폭 조정구(32)에는 눈금자를 붙여 정밀한 관성저항 조절이 가능하도록 하였다.

그 외에 본 발명의 구체적 실시예에서 사용된 토크미터(23)로는 측정한도 20㎏? 이하, 출력전압 1.5mV 이상의 토크미터(SETech, 모델명 YDH-20K)를 사용하였으며, 비틀림강도, 즉 부여된 토크값에 비례한 출력전압을 발생하는 원리이다. 이때 발생된 전압을 파형으로 표시할 수 있는 오실로스코프와 출력전압을 토크값으로 환산하여 피크값 포착후 숫자표시할 수 있는 디지털인디케이터를 사용하였다. 토크미터 또한 조종날개의 각검출기와 마찬가지로 자체적인 각검출기를 가질 수 있다. 토크미터의 비틀림변형량이 거의 무시되는 대부분의 경우에, 상기 날개뿌리부 각검출기에 추가하여 중복되는 각검출기 구성은 사실상 필요치 않다. 다만 조종날개가 특정각도에 완전히 정지해 있어야 하는 시험과정에서 외력부하용 요동을 심하게 주었을 때, 토크미터에 장비된 각검출기는 미소한 각변동량을 감지할 수 있는데, 이는 날개뿌리와 조종날개의 구조적 강성을 판단할 수 있는 정보로 활용될 수 있다. 각검출기의 배치숫자에 관계없이, 모든 측정과정에서 모든 각검출기의 회전각도 정보는 서로 공유되며 상술한 모터구동제어기에 반영되어야 함은 물론이다.

위와 같은 핵심 기술수단들에 의해 유도형 탄의 GCU(유도콘트롤유닛)의 동작 명령은 잘 모사될 수 있었고 조종날개(100)가 외부 영향으로부터 정상적으로 구동하는지 확인 가능하였다.

이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 도면을 바탕으로 핵심 기술수단들의 추가적인 결합구조와 그 작용을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 종류의 유도형 탄에 있어서 조종날개의 구동토크를 매우 현실적으로 측정할 수 있다. 이 같은 측정결과는 날개모터의 요구제원과 감속기의 감속비 선정은 물론 유도형 탄의 설계 최적화에 큰 도움을 줄 수 있으므로, 궁극적으로 유도형 탄의 설계비용과 전력화 기간을 줄이는 데에 기여할 수 있다.

도 1은 대표적인 유도형 탄 2종을 도시한 그림.
도 2는 본 발명 실시예의 제1지그 촬영사진.
도 3은 본 발명 실시예의 제1지그 및 제2지그 물림상태 촬영사진.
도 4는 본 발명 실시예의 외력부하용 장치와 토크미터 회전축 정렬상태를 촬영한 사진.
도 5는 본 발명 실시예의 주요부 개별촬영 사진.
도 6은 본 발명 실시예의 전체 촬영사진.
도 7~8은 본 발명 실시예의 내부투시도.
도 9는 본 발명 실시예의 작업흐름도.
도 10은 본 발명 실시예의 외력부하구조를 측정모드 별로 설명한 그림.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정장치 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

먼저 본 발명에서 가장 기초적인 날개고정 구성을 살펴본다. 먼저 도 2와 도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 제1지그(11)와 제2지그(20)의 실 제작물을 촬영한 사진이다.

제1지그(11)는 조종날개(100)의 날개뿌리와 날개모터 및 감속기가 단단히 삽입 고정되며 외부로 날개모터용 전원제어케이블과 각검출기용 센서케이블이 유선연결 될 수 있는 구조이다. 각 케이블은 조종날개의 회전운동인 제1회전운동의 회전각도를 측정하는 각검출기와 날개모터의 구동속도를 조절하는 모터구동제어기가 유선 연결될 수 있다.

제1지그(jig)는 지그용 금속을 주조 성형한 다음 마무리 절삭가공으로 제작할 수 있으며, 집게모양의 그래플(grapple)을 갖는 제2지그(jig)는 원통형 금속재료를 레이저 절단 가공하여 제작하거나 혹은 고압 다이캐스팅 주조로 제작할 수 있다.

제2지그(20)는 위쪽에 조종날개(100)의 날개면을 물어 고정하는 그래플이 형성되며 위쪽으로는 조종날개(100)와, 아래쪽으로는 토크미터(23)와 동축 회전 가능하도록 연결된다. 제2지그의 그래플 구조는 스크류가동식으로 물림폭을 조절할 수 있거나 또는 별도의 두께조절패드를 끼워 조종날개를 단단히 물 수 있도록 만든다.

결국 제2지그(20)의 회전축에 동축 연결되는 토크미터(23)는 조종날개(100)의 제1회전운동에 의해 제2회전운동 하게 된다. 도 4의 우측 사진을 참조하면 제1지그와 조종날개, 제2지그, 토크미터 순으로 동축 회전하도록 연결된 구조를 잘 살펴볼 수 있다. 상술한 제1회전운동과 제2회전운동은 극히 미소한 회전각 차이를 무시한다면 사실상 동일한 운동으로 해석될 수 있을 것이다. 그러나 대형의 조종날개가 아주 강한 외력 하에서 고 기동 운동을 해야 하는 시험상황이 있다면, 극히 짧은 시간 동안 발생하는 토크미터의 비틀림각 차이(제1회전운동과 제2회전운동의 차이)는 토크미터가 그 시점에 발생하는 측정전압(구동토크 값)만큼 중요해질 수 있으므로, 동일값으로 간주하기 보다는 분리해서 신호 처리되는 바람직하다.

위와 같이 조종날개(100)와 동축 연결되어 제2회전운동하는 토크미터(23)는 여기에 연결된 크랭크(30)와 상기 크랭크(30)에 연결되는 커넥팅로드(31)에 의해 회전운동을 왕복운동으로 변환하여 플라이휠(40)에 전달하게 된다.

도 4와 도 5에는 플라이휠(40)과 크랭크 및 커넥팅로드의 전반적인 구조가 자세히 나와 있다. 왕복운동폭 조정구(32)에 의해 커넥팅로드(31)의 연결되어 있는 플라이휠은 상기 왕복운동을 또 다른 회전운동인 제3회전운동으로 변환하게 된다. 만약 조종날개가 요동운동을 하고, 크랭크 또한 왕복(요동)운동을 하게 되면 제3회전운동은 주기적으로 회전방향이 바뀌는 요동회전운동이 될 것이다. 이때 플라이휠의 관성중량은 조종날개 및 토크미터에 가해지는 관성저항이 되고 이 값을 적절히 조절하면 실제 탄의 비행과정에서 조종날개에 가해지는 공기저항이나 관성저항 등의 외력(外力)이 되는 것이다.

도 5와 도 6, 그리고 도 7을 바탕으로 본 발명 장치의 전반적인 구성과 배치를 살펴본다.

토크미터(23)에는, 상기 제1회전운동과 상기 제2회전운동의 차이로 인한 비틀림으로부터 발생된 전압신호를 실시간으로 표시하는 오실로스코프와 상기 전압신호를 토크값으로 환산 표시하는 디지털인디케이터(17)가 유선 연결될 수 있다.(참고로 도 6의 전체 사진에서 오실로스코프는 별도로 유선 연결되어 찾아볼 수 없다.) 오실로스코프는 전반적인 토크의 변동상황을 살피시 쉽도록 토크값 환산없이 측정전압의 파형을 그대로 실시간 표시하는 것이 바람직하며 디지털인디케이터는 상기 측정전압이 환산된 토크값 중 피크값을 포착하여 이를 고정값으로 표시하도록 작동되는 것이 바람직하다.

상술한 내용을 작업흐름도로 표시한 도 9를 바탕으로 본 발명 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 도 9의 A~F단계를 순차적으로 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 외력부하 준비단계인 A단계는 상술한 제3회전운동을 수행하는 플라이휠(40)에 저항력을 설정하는 단계이다. 도 8, 10을 통해 추가 설명될 마찰클러치와 클러치액추에이터 및 왕복운동폭고정구에 의해 저항력은 조절될 수 있다.

B단계는 상기 저항력 정보를 각검출기와 모터구동제어기에 전송하여 조종날개(100)가 수행할 예정인 제1회전운동에 따른 모터구동정보를 생성하는 단계이다.

C단계는 상기 모터구동정보에 따라 날개모터를 회전시켜 상기 조종날개(100)에 제1회전운동을 발생시키고 상기 조종날개(100)에 연결된 토크미터(23)에 제2회전운동을 발생시키는 단계이다.

D단계는 상기 제2회전운동에 의한 상기 토크미터(23)의 전압신호를 오실로스코프(16)에 의한 아날로그신호 및 디지털인디케이터(17)에 의한 디지털 신호로 환산 표시하는 단계이다. 그리고 E단계는 상기 각검출기를 통해 조종날개(100)의 회전각도를 측정하는 단계이다. 여기까지는 순차적으로 이루어지며, 측정된 회전각도가 애초에 컴퓨터 계산으로 예상한 회전각도와 다르다면 B단계로 돌아가서 모터구동정보를 수정해서 다시 시도한다.

이를 반복하였을 때 만약 컴퓨터 계산에 의한 예상 회전각도와 측정회전각도가 같다면 이는 설정된 저항력에 대해 가장 최적화된 모터구동정보를 얻었다는 의미이며, 그때 측정된 토크미터의 측정값은 실험대상인 유도형 탄의 조종날개가 해당 외력조건(저항력 설정값)에서 충족해야 할 요구성능 제원값이 된다.

추가적인 후속단계로서 측정한 회전각도가 모터구동정보에 근거해서 예측한 회전각도와 같다면 이제 B~E단계를 반복하면서 달라진 모터구동정보가 잘못된 저항력 설정에 의한 것으로 판단해볼 수 있다. 따라서 E단계에서 측정된 회전각도에 따라 예상치와 달라진 상기 제1회전운동 정보에 의해 상기 저항력을 다시 계산하여, 상기 A단계에 피드백하는 F단계를 더 수행하여 저항력을 재설정한 다음 실험을 다시 수행한다. 이 과정을 반복하면 조종날개에 가해지는 외력의 계산값과 실험시 인가값의 차이, 그리고 실험시 인가된 저항력에 대한 모터구동정보의 계산값과 재수정값의 차이에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이를 각각의 상황에서 측정된 토크파형과 토크피크값과 함께 분석하면 조종날개의 전반적인 제원(유도형 탄의 공기저항과 조종날개의 형상, 무게 등)과 날개모터의 제원, 그리고 감속비의 제원에 대한 종합적인 평가가 가능하다.

다음으로, 상기 측정방법을 수행하기 위한 구체적인 외력부하 및 조절구성을 도 7~8과 도 10을 바탕으로 살펴본다.

도 7~8을 참조하여 내부 구조를 전체적으로 살펴보면 플라이휠(40)에는 상기 제3회전운동에 저항력을 가하는 마찰클러치(41)가 더 연결되고, 마찰클러치(41)에는 상기 저항력을 조절하는 클러치 액추에이터(42)가 더 연결되며, 마찰클러치(41) 또는 상기 클러치 액추에이터(42)에는 외력부하발생모터(50)가 더 연결되어 플라이휠(40)을 원하는 속도로 회전 또는 요동 회전시킬 수 있다. 이때 마찰판식 클러치는 탄성의 스프링으로만 작동하여 어떤 경우에도 완전히 잠금(LOCK)상태가 되지 않도록 한다. 외력부하장치의 완전한 잠금상태는 플라이휠 고정구(33)의 핀을 삽입하여 플라이휠이 전혀 움직이지 않도록 고정함으로써 달성할 수 있다.

위와 같은 구조에서 클러치 액추에이터(42)의 작동압력정보, 상기 외력부하발생모터(50)의 구동토크 정보는 플라이휠(40)의 관성모멘트값과 함께 상기 각검출기와 상기 모터구동제어기에 전달되어 설정된 저항력 수치를 제어프로세서가 반영할 수 있도록 한다. 도 10을 살펴본다. 도 10에서 플라이휠고정구(33)는 핀볼트를 끼웠다 빼는 방식으로 간단히 조작가능하며 커넥팅로드와 플라이휠 간의 상대위치를 조절하는 왕복운동폭고정구는 회전은 자유롭되 나사조임으로 반지름방향(이동홈 방향) 운동은 단단히 억제된 상태이다.

먼저 도 10a는 <플라이휠의 잠금으로 인한 최대 구동토크의 측정>상태를 나타내고 있으며, 이때 날개모터는 회전이 막힌 상태로 최대 구동토크로 토크미터(23)를 비틀게 된다.

다음으로 도 10b는 <왕복운동폭 조정구(32)의 최소폭 설정-마찰클러치의 탄성슬립결합에 의한 조종날개의 요동지지 토크 측정>상태를 나타내고 있다. 이때 플라이휠(40)은 외력부하발생모터(50)로부터 회전력을 공급받으며 날개모터는 정지하거나 또는 특정 회전각을 유지하도록 프로그래밍 운전될 수 있다. 물론 대부분의 요동지지는 높은 감속비로 설정된 감속기가 담당할 것이다. 이때 감속기와 날개뿌리쪽 각검출기에 회전각 변화가 없는 것으로 감지되고 토크미터쪽 각검출기에 회전각 변화가 있는 것으로 감지되면 조종날개의 탄성변형을 의심해볼 수 있으며 그때의 토크값을 측정할 수 있다.

그리고 도 10c는 <왕복운동폭 조정구(32)의 적정폭 설정-마찰클러치의 분리 또는 적정압 결합(스프링탄성을 이용한 비고정식 slip type 결합)-플라이휠과 날개모터의 동 사이클 요동회전에 의한 조종날개의 회전각도별 구동토크 측정>상태들 나타낸다. 요동저항이 가장 약한 조건은 플라이휠의 관성저항만 걸려있는 경우이며, 요동저항이 가장 강한 조건은 외력부하발생모터가 날개모터의 정확히 반대 사이클로 동작할 때이다. 이 범위 내에서 매우 폭넓은 저항력 설정이 가능하며 유도형 탄의 탄속변화에 따른 공기저항량 변화가 자유롭다.

위와 같이 실전 비행환경과 매우 근접한 다양한 외력부하조건이 본 발명 측정장치의 기구적 조합으로 잘 구현될 수 있음을 알 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시예를 바탕으로 본 발명의 기술사상을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장된 기술사상을 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명의 기술범주에 당연히 포함된다.

조종날개에 작용할 수 있는 관성력과 공기저항력 등 외력에 대한 가상구현을 제공하는 본 발명의 토크측정방법은, 유도형 탄의 조종날개뿐 아니라 지그와 고정대에 의해 고정이 가능한 전익 구동식 소형 엘리베이터(elevator)와 러더(rudder) 등의 구동토크 측정에도 매우 효과적으로 이용될 수 있다.

10: 고정대
11: 제1지그
12: 날개뿌리 고정부
13: 날개모터 고정부
17: 디지털인디케이터
20: 제2지그
23: 토크미터
30: 크랭크
31: 커넥팅로드
32: 왕복운동폭 조정구
33: 플라이휠 고정구
40: 플라이휠
41: 마찰클러치
42: 클러치액추에이터
50: 외력부하발생모터
100: (유도형 탄의) 조종날개

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 조종날개(100)의 날개뿌리와 날개모터 및 감속기가 삽입 고정되는 제1지그(11)와;
   상기 조종날개(100)의 날개면을 그래플로 물어 고정하는 제2지그(20)와;
   상기 조종날개(100)의 제1회전운동에 의해 제2회전운동 하도록 상기 제2지그(20)의 회전축에 동축 연결되는 토크미터(23)와;
   상기 토크미터(23)의 상기 제2회전운동을 왕복운동으로 변환하는 크랭크(30)와;
   상기 크랭크(30)에 연결되는 커넥팅로드(31)와;
   왕복운동폭 조정구(32)에 의해 상기 커넥팅로드(31)와 연결되어 상기 왕복운동을 제3회전운동으로 변환하는 플라이휠(40)과;
   상기 플라이휠(40)에 연결되어 상기 제3회전운동에 저항력을 가하는 마찰클러치(41); 및
   상기 마찰클러치(41)에 연결되어 상기 저항력을 조절하는 클러치 액추에이터(42);를 포함하여 구성되는 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1지그(11)에는, 상기 제1회전운동의 회전각도를 측정하는 각검출기와 상기 날개모터의 구동속도를 조절하는 모터구동제어기가 유선 연결되고,
   상기 토크미터(23)에는, 상기 제1회전운동과 상기 제2회전운동의 차이로 인한 비틀림으로부터 발생된 전압신호를 실시간으로 표시하는 오실로스코프와 상기 전압신호를 토크값으로 환산 표시하는 디지털인디케이터(17)가 유선 연결되며,
   상기 클러치 액추에이터(42)의 작동압력정보는 상기 각검출기와 상기 모터구동제어기에 전달되도록 구성되고,
   상기 디지털인디케이터(17)는 상기 토크값 중 피크값을 포착하여 이를 고정값으로 표시하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정장치.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 마찰클러치(41) 또는 상기 클러치 액추에이터(42)에는 외력부하발생모터(50)가 더 연결되고, 상기 외력부하발생모터(50)의 구동토크 정보는 상기 각검출기와 상기 모터구동제어기에 전달되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유도형 탄 조종날개의 구동토크 측정장치.

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