KR101460291B1

KR101460291B1 - 평면형 플렉스빔 유닛

Info

Publication number: KR101460291B1
Application number: KR1020120114742A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 에넨클; 루페르트 팔러
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-11-11
Also published as: KR20140048596A

Abstract

본 발명은 로터 샤프트(2)와, 멀티-블레이드 로터, 특히 헬리콥터의 멀티-블레이드 메인 로터 사이의 계면으로서의 평면형 플렉스빔 유닛(1, 40)에 관한 것이다. 이 평면형 플렉스빔 유닛(1, 40)은 복수의 본질적으로 평면형이 토크 암들(3, -7, 41, -46)을 포함하고, 각각의 토크 암(3, -7, 41, -46)은 그것의 방사상 연장부를 따라 오목한 단면 외형(8)을 가지며 그것의 인접한 토크 암들(3, -7, 41, -46)과 일체형이다. 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46) 각각은 경화된 합성 수지에 의해 뭉쳐지고 그것의 방사상 연장부를 따라 본질적으로 오목한 단면 외형(8)을 따라 배치된, 직선이고, 본질적으로 단방향성인 파이버들의 2개의 묶음(10, -14)을 포함한다. 상기 묶음들 각각은 2개의 본질적으로 마주 바라보는 토크 암들(3, -7, 41, -46) 내부로 방향의 현저한 변화 없이 통과한다.

Description

평면형 플렉스빔 유닛{PLANAR FLEXBEAM UNIT}

본 발명은 청구항 1의 특징을 지닌 평면형 플렉스빔(flexbeam) 유닛에 관한 것이다.

헬리콥터의 로터 시스템은 엔진 출력 샤프트에 헬리콥터 블레이드(blade)들을 장착하고 지지하며, 특히 출력 샤프트에 장착되는 허브와, 허브에 블레이드들을 부착시키는 스핀들 또는 요크들의 세트를 포함한다. 로터 시스템은 회전하는 동안 회전날개의 상하 방향 회전 운동, 피치(pitch), 및 리드/래그(lead/lag) 움직임들을 허용하면서, 블레이드들이 작용하는 엄청난 원심력을 견뎌야 한다. 이러한 일을 위해 이용된 많은 상이한 시스템들은 분절되고 베어링 또는 힌지(hinge)가 없는 것으로 일컬어지는 기본 설계들이 변형된 것들이다. 분절된 시스템은 전술한 블레이드 움직임들을 용이하게 하기 위해 힌지와 베어링을 구비한 경식(rigid) 스핀들을 이용한다. 무베어링 시스템은 베어링들과 추가적인 기계적인 부분이 없이 블레이드 움직임을 허용하도록 회전하기에 충분히 유연한, 소위 플렉스빔(flexbeam)이라고 하는 특별한 복합 재료 스핀들을 포함한다. 힌지가 없는 로터들의 경우, 개별 힌지의 기능은 특정 영역에서의 구부러짐에 대해서는 약하지만, 전단력, 원심력 등과 같은 모든 부하들을 전달하는 구조물에 의해 수행된다. 상하 방향 회전 운동을 하는 힌지의 등가 오프셋은 그러한 힌지가 없는 로터들에 관해 규정된다.

플렉스빔이 원심 블레이드 부하들과 정적인 블레이드 처짐(droop) 부하들을 지지하기 위해서는 일정한 최소 단면이 필요로 하고, 전술한 블레이드 움직임들은 또한 플렉스빔이 상당한 비틀림 유연성을 가질 것을 요구한다. 하지만 플렉스빔은 코드 방향과 면외 방향(flapwise) 유연성에 있어서 너무 부드러울 수는 없는데, 이는 특히 낮은 회전 속도의 상태에서 중요한 면외 방향으로의 블레이드 변형, 또는 좌굴(buckling)이 정상적인 동작 조건하에서 일어날 것이기 때문이다. 그러므로, 원심 하중 강도(centrifugal loading strength), 피로 강도, 비틀림 유연성, 코드 방향과 면외 방향의 유연성 사이에 균형이 이루어져야 한다. 현재의 설계들은 플래핑 힌지(flapping hinge) 오프셋을 감소시키는 것에 제한되고, 일반적으로 어떠한 자동 제작도 가능하지 않다. 둘러싸는 구조물로서 피치 제어를 위한 커프스(cuff)와 결합하기 위해 요구된 최소 단면, 즉 플렉스빔 내부에서의 닫힌 커프스는 공기 저항(aerodynamic drag)을 증가시킨다.

문헌 US5284420A는 각각 허브 주위에 방사상으로 배치된 평평하게 된 단면을 지닌 파이버들의 2개의 묶음으로 각각 형성된 비틀려질 수 있는 스트랩(strap)들과 연결되는 허브 몸체를 구비한 헬리콥터 후방 안티-커플(anti-couple) 프로펠러용 멀티-블레이드 로터를 개시하고, 이 경우 각각의 파이버 묶음은 상이한 블레이드들 중 적어도 2개의 절반을 형성하고, 그것들의 단면 중 더 큰 용적을 따라 허브 몸체 중심의 원주에 대한 접선을 형성하는 방식으로, 허브 몸체의 중심 부근에서의 통과 영역에서 비틀리고 만곡된다. 상기 멀티-블레이드 로터의 블레이드들의 개수는 짝수이거나 홀수이다. 상기 멀티-블레이드 로터의 중심부는 벌크(bulk)가 감소하고 강한 블레이드 보유력을 갖는 허브를 형성하고, 상기 블레이드 보유 요소들의 작용 파이버들 사이의 응력들을 가장 잘 분산시키는 방식으로, 허브에서 비틀릴 수 있는 요소들이 배치된다. 상이한 블레이드들의 2개의 절반부를 형성하는 묶음들이 허브 몸체의 중심 부근의 영역에서 비틀리고 만곡되므로, 상기 묶음들은 비교적 높은 플래핑 힌지 오프셋을 초래하는 비교적 높은 비틀림 모멘트들을 가진다. 상기 비틀리고 만곡된 묶음들의 구성은 비교적 복잡하다.

문헌 US5091029A는 힌지가 없는 플렉스빔 헬리콥터 로터에 관한 레그(leg)가 여러개 달린 플렉스빔을 제작하는 방법을 개시하는데, 이 경우 플렉스빔은 한조각의 구성물이고, 복합 재료들로만 만들어지며, 제 1 레그로부터 연장하고 플렉스빔의 허브 부분을 통과시 쪼개지며, 이후 2개의 실질적으로 정반대로 마주보고 있는 레그들로 연장하고, 플렉스빔 허브와 레그들의 바라는 테이퍼(taper)와 모양을 초래하기 위해 전체 길이 가닥들 사이에 산재된 교차되고 단방향성인 가닥들을 가지는 단방향성의 높은 강도를 지닌 파이버들의 전체 길이 가닥들(plies)을 포함하고, 12면체 모양의 회전 가능한 레이-업(lay-up) 도구(tool) 상에서 최종 가닥 레이-업이 이루어진다.

그러므로, 본 발명의 목적은 특히 낮은 플래핑 힌지 오프셋을 지닌 헬리콥터의 멀티-블레이드 메인 로터를 위한, 로터 샤프트와 멀티-블레이드 로터 사이의 계면으로서 평면형 플렉스빔 유닛을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 자동 제작을 위해 적합한 평면형 플렉스빔 유닛을 제공하는 것이다.

이에 대한 해결책은, 멀티-블레이드 로터, 특히 청구항 1의 특징들을 지닌, 헬리콥터의 멀티-블레이드 메인 로터와 로터 샤프트 사이의 계면으로서의 평면형 플렉스빔 유닛을 제공함으로써 이루어진다.

본 발명에 따르면, 로터 샤프트와 멀티-블레이드 로터 사이의 계면, 특히 헬리콥터의 멀티-블레이드(multi-blade) 메인 로터(main rotor)에 관한 계면으로서의 평면형 플렉스빔 유닛이 제공되고, 상기 평면형 플렉스빔 유닛은 바람직하게는 5개 이상의 본질적으로 평면형인 토크 암들을 구비한 복합 합성물로 만들어지며, 각각의 토크 암은 그것의 방사상 연장부를 따라 어느 한 면 위에서 본질적으로 오목한 단면 외형을 가지고, 두께/폭의 바람직한 비가 1:3보다 작게 되도록 상기 토크 암의 루트 영역에서 상기 토크 암의 두께에 관한 비교적 큰 폭을 지닌 상기 토크 암의 루트 영역에서 그것의 인접한 토크 암들과 일체로 되어 있고, 상기 토크 암들 각각은 경화된 합성 수지에 의해 뭉쳐지고 그것의 방사상 연장부를 따라 본질적으로 오목한 단면 외형을 따라 배치된, 직선이고, 본질적으로 단방향성인 파이버(fiber)들의 2개의 묶음을 포함하며, 상기 묶음들 각각은 방향은 현저한 변화없이, 즉 상기 방향 변화는 35°미만이 되는 2개의 본질적으로 마주 바라보는(opposed) 토크 암들 내부로 통과한다. 본 발명의 플렉스빔 유닛의 주된 특징에 따르면, 토크 암들에 작용하는 원심력, 플랩-리드 래그 휨(flap-lead lag bending) 모멘트들과 같은 힘들과 모멘트들은, 2개의 본질적으로 마주 바라보는 토크 암들 내부로 통과하는 요소들을 운반하고, 부품들의 개수를 감소시킬 수 있게 허용하는 주 부하로서 본질적으로 단방향성인 파이버들로부터 구축된 상기 묶음들을 통해, 2개의 마주 보고 있는 토크 암들에 의해 직접 받아쳐진다. 본 발명의 플렉스빔 유닛은 토크 암들 각각에 관한 낮은 플래핑 힌지 오프셋을 초래하는 큰 폭을 지닌 루트 영역을 허용하고, 상기 낮은 플래핑 힌지 오프셋은 플렉스빔 유닛의 내부 면에서 낮은 플래핑 경도(stiffness)와 같은 것이다. 방사상 연장부를 따라 어느 한 면에서의 오목한 단면 외형은 리드 래그- 및/또는 피칭(pitching) 모멘트들에 거슬러서 토크 암들의 감소된 경도를 제공한다. 본 발명의 플렉스빔 유닛은, 그것의 중심에서의 원심 부하들이 회피되기 때문에 간단하고 경량인 설계를 허용한다. 또 다른 장점으로서, 본 발명의 플렉스빔 유닛은 자동이고 값싼 제작을 허용한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 평면형 플렉스빔 유닛의 중심에는 본질적으로 원형인 개구가 제공되는데, 이는 경도를 감소시키기 위한 것이고, 로터 샤프트와 멀티-블레이드 로터 사이의 댐핑 유닛과, 로터 허브와 같은 추가 장비를 포함하기 위한 옵션으로서 제공된 것이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 토크 암은 그것의 인접한 토크 암들 옆의 그것의 루트(root) 영역에 본질적으로 삼각형 모양을 가진다. 루트 영역에서 큰 폭을 지니고, 각각의 토크 암의 방사상 방향으로 오목한 측부 단면 외형을 지닌 삼각형 모양은, 특히 로터 샤프트에 의해 전달될 때 토크 모멘트들을 이전하기에 적합하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 루트 영역은 본질적으로 평면형 토크 암들에 직각인 감소된 두께를 가진다. 본 발명의 플렉스빔 유닛은 로터 샤프트에 가까운 작은 두께와, 큰 폭을 지닌 루트 영역을 허용하여, 토크 암들 각각에 관한 낮은 플래핑 힌지 오프셋을 초래하고, 상기 낮은 플래핑 힌지 오프셋은 플렉스빔 유닛의 내부 면에서의 낮은 플래핑 경도와 같은 것이다. 토크 암들의 작은 두께는 낮은 공기 저항과, 돌풍 민감도(gust sensitivity)에 대한 안락함이 증가하는 것을 허용한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 루트 영역은 경도 특징들이 더 나아지게 하고 중량을 감소시키기 위해, 본질적으로 평면형인 토크 암들을 통과하는 적어도 하나의 구멍을 가진다. 이 구멍은 로터 허브들과 블레이드의 움직임들을 댐핑하기 위한 추가적인 장치들의 통합과 완전한 로터 허브의 기욺을 허용하는 장치들의 통합을 허용하도록 적응된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 루트 영역은, 본질적으로 평면형인 토크 암들 옆에 강성(stiff) 전단 또는 준-등방성(quasi-isotropic) 구조물을 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 교차하는 묶음에서, 임의의 다른 교차하는 묶음에서의 오목한 모양으로부터 생기는 방향에서의 임의의 약간의 변화로부터 생기는 임의의 부하들을 수용할 루트 영역에서, 직선의 단방향성 파이버들의 교차하는 묶음들을 허용하는 5개의 토크 암이 예견된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 임의의 다른 교차하는 묶음에서 방향의 임의의 약간의 변화로부터 생기는 임의의 부하들을 교차하는 묶음에서 수용할 루트 영역에서 직선의 단방향성 파이버들의 교차하는 묶음들을 허용하는 4 또는 6, 7, 8,...개의 토크 암들이 예견된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 로터 샤프트에서 상기 멀티 블레이드 로터로 힘을 전달하는 힘 전달 요소가 제공되고, 상기 힘 전달 요소는 0과 100% 사이에 있는 또 다른 감소된 플래핑 경도를 위해 로터 샤프트에 직각인 임의의 축 둘레에서 유연성이 있다. 상기 힘 전달 요소는 로터 샤프트로의 임의의 방향 고정을 회피하는 것을 허용하고, 통제를 작게 하여 본 발명의 평면형 플렉스빔 유닛의 유연성을 개선하는데 기여함으로써, 완전한 로터 허브의 기욺을 허용한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 힘 전달 요소에는 로드(rod)들이 제공되고, 상기 로드들은 각각 상기 로터 샤프트의 원주에는 제 1 단부로, 상기 멀티 블레이드 로터의 상기 토크 암들 중 2개의 사이의 외부 원주에는 제 2 단부로 각각 분절된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 힘 전달 요소에는 로드들이 제공되고, 상기 로드들은 각각 상기 로터 샤프트의 원주에는 제 1 단부로, 상기 토크 암들 사이의 평면형 플렉스빔 유닛의 중심에는 제 2 단부로 분절되거나, 상기 토크 암들로 정렬된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 로드들은 각각 상기 로터 샤프트의 상기 원주에 방사상으로 또는 접선 방향으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 중심에는 로터 샤프트로의 힘 전달 요소로서 통합된 연결 수단이 제공된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 힘 전달 수단은 중심적으로 배치된 리드-래드(lead-lag) 댐핑 수단을 포함한다.

후속하는 설명과 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛을 지닌 로터 샤프트의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛의 상면도.
도 3은 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛의 바람직한 일 실시예의 상면도.
도 4a는 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛으로의 로터 샤프트 연결의 상면도.
도 4b는 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛으로의 또 다른 로터 샤프트 연결의 상면도.
도 5는 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛의 또 다른 바람직한 일 실시예의 로터 샤프트의 사시도.
도 6은 도 5의 로터 샤프트 연결의 부분 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 평면형 플렉스빔 유닛의 또 다른 바람직한 일 실시예의 상면도.

평면형 플렉스빔 유닛(1)이, 도 1에 따른 헬리콥터의 멀티-블레이드 메인 로터(미도시)에 관한 로터 샤프트(2)에 중심을 두고 위치한다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)은 5개의 동심 로터 허브(미도시)와, 본질적으로 원형인 개구를 지닌 상기 중심으로부터 방사상으로 연장하는 본질적으로 평면형인 토크 암(torque arm)들(3 내지 7)을 포함한다. 5개의 토크 암들(3 내지 7)은 동일한 각도를 이루어 배치되어 있다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)은 복합 합성물로 만들어진다.

각각의 토크 암(3 내지 7)은 본질적으로 그것의 방사상 연장부를 따른 어느 한 면 위에 오목한 단면 외형(profile)(8)을 가지고, 비교적 큰 폭을 지닌 상기 토크 암들(3 내지 7)의 루트(root) 영역(9)에서 그것의 인접한 토크 암들(3 내지 7)과 일체로 되어 있어, 두께대 폭의 비가 1:3보다 작다. 그 두께는 평면형 플렉스빔 유닛(1)에 대해 직각인 것으로 규정되고, 그 폭은 그것들의 코드(chord) 방향으로 토크 암들(3 내지 7)의 각각의 연장부들에 해당한다.

도 2에 따르면, 대응하는 특징들은 도 1에서와 동일한 참조 번호로 참조된다. 상기 토크 암들(3 내지 7) 각각은 경화된 합성 수지에 의해 뭉쳐지고 방사상 방향에서 본질적으로 오목한 단면 외형(8)을 따라 배치된 직선의 본질적으로 단방향성인 파이버들의 2개의 묶음(10 내지 14)을 포함하고, 이 경우 상기 묶음(10 내지 14)의 각각은 본질적으로 일정한 곡률을 가지고 현저한 방향의 변화가 없는 2개의 본질적으로 마주 바라보는 토크 암들(3 내지 7) 내부를 통과하고, 상기 방향 변화는 상기 묶음들(10 내지 14) 중 임의의 것의 전체 길이를 따라 35°미만이다. 이 묶음들(10 내지 14)은 상기 묶음들(10 내지 14) 중 임의의 것에서의 방향으로 임의의 약간의 변화로부터 생기는 임의의 부하들을, 각각의 루트 영역(9)에 가까운 중심부에서 교차하는 묶음들(10 내지 14) 중 임의의 것에서 수용하도록 배치된다.

도 3에 따르면, 대응하는 특징들은 도 1과 도 2에서와 동일한 참조 번호로 참조된다. 상기 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 상기 토크 암들(3 내지 7) 각각은, 토크 암(3)에 관해, 각각의 묶음들(10, 14)이 방사상 방향으로 본질적으로 오목한 단면 외형(8)과 정상부터 저부까지의 삼각형(15) 사이에서 옆으로 통과하고 묶음(11)이 2개의 인접한 토크 암들(4, 7) 내부로 중심을 통과하여 삼각형(15)의 상기 저부를 따라 지나가도록, 각각의 루트 영역(9)에 걸쳐 기본적으로 삼각형인 모양을 가지고, 본질적으로 오목한 단면 외형(8)에 적응된 구멍(15)을 포함한다. 번들들(10, 14)과 번들(11)의 2개의 교차부(16, 17)에서, 번들들(10, 11, 14)의 임의의 방향 변화로부터 생기는 힘들이 상기 번들들(10, 11, 14) 사이에서 전달될 수 있다. 직선인 단방향성 파이버들의 연관된 번들들(10 내지 14)을 지닌 나머지 토크 암들(4 내지 7)에 대해서도 동일한 개념이 적용된다.

도 4a에 따르면, 대응하는 특징들이 도 1 내지 도 3에서와 동일한 참조 번호로서 참조된다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)에는 상기 로터 샤프트(2)로부터 상기 멀티 블레이드 로터로 힘을 전달하기 위한 힘 전달 수단(20)이 제공된다. 이 힘 전달 수단(20)은 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 다각형 개구 내부에 위치한다. 내부 링(ring)(19)이 상기 로터 샤프트(2)에서 내부 링(19)의 부분으로서의 제 1 단부로, 상기 토크 암들(3 내지 7) 중 2개 사이의 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 중심에 각각 제 2 단부로, 로드들(21 내지 25)을 지닌 로터 샤프트(2)에 동축 고정된다. 상기 로드들(21 내지 25)의 각각의 제 2 단부는 볼트들로 중심에 고정된다. 내부 링(19)의 직경 및/또는 로드들(21 내지 25)의 각각의 길이들은, 내부 링(19)에 대해 방사상 방향과 접선 방향 사이에서 로드들(21 내지 25)이 임의의 위치를 가지는 것을 허용하도록 변한다.

도 4b에 따르면, 대응하는 특징들이 도 1 내지 도 4a와 동일한 참조 번호로서 참조된다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)에는 상기 로터 샤프트(2)로부터 상기 멀티 블레이드 로터로 힘을 전달하기 위한 힘 전달 수단(20)이 제공된다. 내부 링(19)은 상기 로터 샤프트(2)에서 내부 링(19)의 부분으로서의 제 1 단부로, 상기 토크 암들(3 내지 7)의 각각의 루트 영역(9)들 사이의 중심에 각각 제 2 단부로, 로드들(21 내지 25)을 지닌 로터 샤프트(2)에 동축 고정된다. 내부 링(19)의 직경 및 로드들(21 내지 25)의 각각의 길이들은, 내부 링(19)에 대해 방사상 방향과 접선 방향 사이에서 로드들(21 내지 25)이 임의의 위치를 가지는 것을 허용하도록 변한다.

도 5에 따르면, 대응하는 특징들은 도 1 내지 도 4에서와 동일한 참조 번호로 참조된다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)에는 상기 로터 샤프트(2)로부터 상기 멀티 블레이드 로터로 힘을 전달하기 위한 동축 힘 전달 수단(20)으로서 통합된 연결 수단(18)을 구비한 동심 로터 허브가 제공된다. 상기 통합된 연결 수단(18)은 결합 수단(미도시)을 로터 샤프트(2)에 장착하기 위해 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 중심에서 본질적으로 원형인 개구 둘레에 규칙적으로 분포된다.

도 6에 따르면, 대응하는 특징들은 도 1 내지 도 5에서와 동일한 참조 번호로 참조된다. 상기 로터 샤프트(2)로부터 평면형 플렉스빔 유닛(1)으로 힘을 전달하기 위한 힘 전달 수단(20)에는 로터 샤프트(2)에 동축으로 고정된 내부 링(19)이 제공된다. 내부 링(19)은 그것에 로드들(21 내지 25) 중 임의의 것을 장착하기 위한 상부 플랜지(flange)(26)와 하부 플랜지(27)를 포함한다. 로드들(21 내지 25) 중 임의의 것은 2개의 상부 벤딩 플레이트(bending plate)(28, 29)와 2개의 하부 벤딩 플레이트(29)로 이루어지는데, 이들 벤딩 플레이트(28, 29)는 모두 본질적으로 서로에 대해 평행하다. 로드들(21 내지 25) 중 임의의 것은 각각의 내부 볼트(30, 31)로 상부 플랜지(26)와 하부 플랜지(27)에 각각 고정되어, 상기 로터 샤프트(2)에서 내부 링(19)에 대해 제 1 단부로 분절된다. 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 루트 영역(9)은 2개의 상부 벤딩 플레이트(28)와 2개의 하부 벤딩 플레이트(29) 사이에서 나란히 배치된다. 외부 볼트(32)는 2개의 상부 벤딩 플레이트(28)와 2개의 하부 벤딩 플레이트(29)를 연결하여 상기 토크 암들(3 내지 7) 중 2개 사이의 평면형 플렉스빔 유닛(1)의 상기 중심을 통해 직각으로 각각 고정된다. 로드들(21 내지 25) 중 임의의 것은 내부 링(19)으로부터 상기 외부 원주 쪽으로의 만곡이 증가하는 것을 허용한다.

도 7에 따르면, 대응하는 특징들은 도 1 내지 도 6에서와 동일한 참조 번호로 참조된다. 평면형 플렉스빔 유닛(40)은 6개의 토크 암들(41 내지 46)을 포함하고, 이들 토크 암들 각각은 토크 암(44)에 관해 정상부터 저부까지의 삼각형(15) 사이에서 옆으로 통과하고 묶음(13)이 2개의 인접한 토크 암들(43, 45) 내부로 중심을 통과하여 삼각형(15)의 상기 저부를 따라 지나가도록, 각각의 루트 영역(49)에 옆에서 기본적으로 삼각형인 모양을 가지고, 본질적으로 오목한 단면 외형(8)에 적응된 구멍(15)을 포함한다. 묶음(13)과 묶음들(10, 14)의 2개의 교차부(16, 174)에서는, 묶음들(10, 13, 14)의 임의의 방향 변화로부터 생기는 힘들이 상기 묶음들(10, 13, 14) 사이에서 전달될 수 있다. 직선인 단방향성 파이버들의 각각의 연관된 묶음들을 지닌 나머지 토크 암들(41, 42, 46)에 대해서도 동일한 개념이 적용된다.
또한, 루트 영역(9)은, 본질적으로 평면형인 토크 암들(3, -7, 41, -46) 옆에 강성(stiff) 전단 또는 준-등방성(quasi-isotropic) 구조물을 포함할 수 있다.

힘 전달 수단(20)은 리드-래드 댐핑(lead-lag damping) 수단을 포함할 수 있다.

1, 40: 평면형 플렉스빔 유닛 2: 로터 샤프트
3 내지 7, 41 내지 46: 평면형 토크 암들
8: 오목한 단면 외형 9: 루트 영역
10 내지 14: 직선의 단방향 파이버들의 묶음
15: 구멍 16, 17: 교차부
18: 통합된 연결 수단 19: 내부 링
20: 힘 전달 수단 21 내지 25: 로드
26: 상부 플랜지 27: 하부 플랜지
28: 상부 벤딩 플레이트 29: 하부 벤딩 플레이트
30, 31: 내부 볼트 32: 외부 볼트

Claims

로터 샤프트(2)와, 멀티-블레이드 로터 사이의 계면으로서의 평면형 플렉스빔(flexbeam) 유닛(1, 40)에 있어서,
4개 이상의 본질적으로 평면형이 토크 암들(3, -7, 41, -46)을 포함하고, 각각의 토크 암(3, -7, 41, -46)은 그것의 방사상 연장부를 따라 오목한 단면 외형(profile)(8)을 가지며 그것의 인접한 토크 암들(3, -7, 41, -46)과 일체형이고, 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46) 각각은 경화된 합성 수지에 의해 뭉쳐지고 그것의 방사상 연장부를 따라 오목한 단면 외형(profile)(8)을 따라 배치된, 직선이고, 본질적으로 단방향성인 파이버(fiber)들의 2개의 묶음(10, -14)을 포함하며, 상기 묶음들 각각은 상기 각각의 토크 암(3, -7, 41, -46)으로부터 본질적으로 일정한 곡률을 갖는 2개의 본질적으로 마주 바라보는(opposed) 토크 암들(3, -7, 41, -46) 내부로 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46) 중 하나의 각각의 방사상 축에 관해 본질적으로 대칭으로 통과하고,
상기 로터 샤프트(2)로부터 상기 멀티 블레이드 로터로 힘을 전달하기 위한 힘 전달 요소(20)가 제공되며, 상기 힘 전달 요소(20)는 상기 로터 샤프트(2)에 직각인 임의의 축에 대해 유연하고, 상기 힘 전달 요소(20)에는 로드들(21, -25)이 제공되며,
상기 로드들(21, -25)은,
2개의 상부 벤딩 플레이트(28)와 2개의 하부 벤딩 플레이트(29)로 구성되며,
내부 볼트(30, 31)를 수단으로 하여, 각각 상기 로터 샤프트(2)에서 내부 링(19)의 상부 플랜지(26)에, 그리고 상기 로터 샤프트(2)에서 상기 내부 링(19)의 하부 플랜지(27)에 제 1 단부를 가지고,
외부 볼트(32)를 수단으로 하여, 상기 토크 암들(3, - 7, 41, - 46) 사이의 중심에 제 2 단부를 가지며,
상기 상부 및 하부 벤딩 플레이트는 본질적으로 서로에 대하여 평행하고, 평면 플렉스빔 유닛(1, 40)에 평행하며,
상기 평면 플렉스빔 유닛(1, 40)은 상기 상부 벤딩 플레이트(28)와 상기 하부 벤딩 플레이트(29) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 1 항에 있어서,
중심에 본질적으로 원형인 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 1 항에 있어서,
각각의 토크 암(3, -7, 41, -46)은 그것의 인접한 토크 암들(3, -7, 41, -46)의 옆의 루트(root) 영역(9)에서 본질적으로 삼각형 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 3 항에 있어서,
상기 루트 영역(9)은, 본질적으로 평면형인 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46)에 직각인 1:3보다 작은 두께대 폭의 비를 가지는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 3 항에 있어서,
상기 루트 영역(9)은, 본질적으로 평면형인 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46)을 통해 적어도 하나의 구멍(15)을 가지는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 3 항에 있어서,
상기 루트 영역(9)은, 본질적으로 평면형인 상기 토크 암들(3, -7, 41, -46) 옆에 강성(stiff) 전단 또는 준-등방성(quasi-isotropic) 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 1 항에 있어서,
토크 암들(3, -7, 41, -46)의 개수는 5개 또는 6개인 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 2 항에 있어서,
중심에 로터 샤프트(2)로의 통합된 연결 수단(18)이 제공되는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 로드들(21, -25)은 각각 상기 로터 샤프트(2)에서 상기 내부 링(19)에 방사상으로 또는 접선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 평면형 플렉스빔 유닛.