KR101619993B1

KR101619993B1 - 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리용 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 구비한 블레이드 로터리 어셈블리

Info

Publication number: KR101619993B1
Application number: KR1020140048260A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 크레이트마이어-스텍
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2016-05-11
Also published as: KR20140128868A; EP2799334B1; US9453516B2; US20140321968A1; EP2799334A1

Abstract

본 발명은 추진 로터 어셈블리(B)에 관한 것이다.
내부 베슬 배열체(5)는 스테이터 중공 구조체(8)에 고정되게 확보되고 적어도 하나의 확대된 고정 둘레 하우징(20)을 갖고, 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 고정 둘레 하우징(20)을 보완하는 외부 외면(35)을 갖는다. 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 피동 로터 시스템(7)의 로터 블레이드(10)의 각 외부 팁(23)에 반경 방향으로 고정된다. 토러스 형상의 공기 갭(G)이 제공되어, 외부 층류 유동(56)이 입구 내부 흐름(54)과 동시에 유입되며 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)을 통해 안내되고, 상기 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동은 단일의 출구 제어 기류(C)에서 함께 합쳐지도록 수렴된다.
본 발명은 일반적으로, 예를 들어 회전익 항공기와 유사한 항공기와 같은 운송 수단(A)에 적용된다.

Description

슈라우드형 추진 로터리 어셈블리용 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 구비한 블레이드 로터리 어셈블리{BLADE ROTARY ASSEMBLY WITH AERODYNAMIC OUTER TOROID SPOILER FOR A SHROUDED PROPULSION ROTARY ASSEMBLY}

본 출원은 2013년 4월 29일자에 출원된 특허 출원 EP13400008.2에 대한 우선권을 주장하고, 이의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합된다.

본 발명은 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 포함하는 블레이드 로터리 어셈블리, 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리, 및 운송 수단에 관한 것이다.

본 발명의 가장 일반적인 기술 분야는 회전 블레이드(즉, "팬과 같은" 효과를 제공하는 에어포일 디자인)로 기류를 생성하기 위한 추진 로터 어셈블리의 분야이다. 간단히 말해서, 이러한 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리는 대개 블레이드를 포함하는 피동 로터 시스템, 및 스테이터 중공 구조체를 포함한다.

상기 스테이터 중공 구조체는 내부 베슬면을 형성하는 중공 덕트를 포함한다. 상기 피동 로터 시스템은 중공 덕트 내에 기능적으로 장착된다. 각 블레이드는 외부 팁에 반경 방향으로 대향되고 상기 피동 로터 시스템의 중앙 허브에 기계적으로 결합되는 내부 섕크(루트(root))를 갖는다. 또한, 각 블레이드는 외부 팁을 갖는다. 운동 공급원에 의해 전동되고/기계 구동되는 상기 피동 로터 시스템의 블레이드는 기류를 생성하기 위해 필요시에 회전된다.

대부분의 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리에서, 상기 블레이드의 외부 팁은 (다른 팁에 연결되지 않는) 대체로 자유단이다. 이러한 외부 팁은 각도 자유 간격만큼 인접한 외부 팁으로부터 이격되고/분리된다. 또한, 이러한 외부 팁은 반경 방향 공기 간격만큼 상기 스테이터 중공 구조체의 내부 베슬면으로부터 이격되어 있다. 달리 말해서, 대부분의 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리에서, 상기 블레이드의 내부 섕크만이 중앙 허브에 기계적으로 결합된다.

작동시, 상기 블레이드의 자유 외부 팁은 상당한 활동을 견뎌내고, 유해 응력, 난류 및 소음을 유발한다.

통상적인 헬리콥터에서, 항공기의 전방 이동/호버링을 위한 수직 회전 축을 갖는 메인 로터 및 가로 축을 갖는 개방형 테일 로터가 있다. 방향 제어 동작과 더불어, 이러한 개방형 테일 로터는 메인 로터의 토크 반작용을 보상한다.

이러한 개방형 테일 로터는, 소음을 감소시키고, 방향 제어를 향상시키고, 고장으로부터의 신뢰성뿐만 아니라 안전성을 증대시키기 위하여, 점점 슈라우드형(즉, 덕트형) 추진 로터리 어셈블리로 대체되고 있다. 슈라우드형/덕트형 팬의 기본 개념으로부터 착안하여, 여러 유형의 헬리콥터 테일용 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리가 제안되고 있다.

즉각적인 응용에 대비하기 위해, 다음의 종래 기술 문헌이 고려되고 있다: DE19752369, FR2534222, US4585391, US4809031, US4911612, US4927331, US5102068, US5131604, US5306119, US5542818, US5588618, US5634611, US6736600, US8061962, US7959105, US20110217163.

종래 기술의 사상은 때때로 반대이다. 예를 들어, 이와 관련된 종래 기술에서 테일에 마련된 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리가 제안되어 있다:

- 추력을 증가시키기 위하여, 회전 허브는 터널의 반경에 비해 약 40%의 반경을 가질 수 있다. 헬리콥터에는 정형되고 경사진 반토크 로터(faired and slanted antitorque rotor) 및 비대칭성 ≪ V ≫을 갖는 방향성 안정 장치가 구비된다;

- 상기 블레이드의 단부를 향해 만나게 되는 상황을 향상시키기 위하여, 일부 영역에서 곡률의 변천이 제공되어 충격파를 방지한다. 상기 블레이드의 단부를 향한 일부 영역에서 곡률의 변천은 흐름의 점진적인 재압축을 보장한다. 상기 블레이드의 단부를 향한 일부 영역에서 곡률의 변천은 트레일링 에지의 부근에서 강도의 감소를 보장한다. 재압축은 경계층의 조기 분리를 방지한다. 이는 상기 블레이드의 단부를 향한 높은 양력 계수를 위해 낮은 값의 항력 계수를 주게 된다;

- 상기 블레이드의 팁과 기류 덕트의 표면 간의 작은 간극(약 2.5mm)에 의해 상기 블레이드에 걸친 압력 손실을 최소화하기 위하여, 간극 치수의 크기 대 전체의 팬 어셈블리 직경은 대부분의 목적을 위해 약 1m가 된다;

- 상기 테일 로터로부터의 소음을 줄이기 위하여, 팁 속도가 감소되고 상기 로터 블레이드는 비균등한 각도 간격으로 배열된다;

- 로터 블레이드에 스윙 피치 호른을 제공하기 위하여, 각 로터 블레이드의 피치 각도를 변경한다. 큰 장착 각도를 갖는 제1 유형의 로터 블레이드를 구비하여 소정 추력을 얻고 작은 장착 각도로 제2 유형의 로터 블레이드를 얻는다;

- 기류 정류 스테이터가 상기 로터 블레이드 후에 채널에 위치되고 반경 방향에 대해 경사지게 놓이고 상기 로터 블레이드와 반대 방향으로 경사진다.

횡방향 덕트에서 회전할 수 있는 로터의 블레이드는 다음의 사인곡선 법칙에 의해 주어진 비균등한 방위각 변조에 따른 각도 분포를 갖는다.

중간 크기의 질량을 갖는 헬리콥터에서, 역 토크 로터는 직경이 약 1.1미터인 덕트에서 주어진 주변 블레이드 팁 속도로 구동되는 블레이드를 갖는다. 흐름 교정 배열체는 베인을 포함하고, 상기 베인은 주어진 코드로 주로 프로파일링되고 변속 암이 상기 베인에 부가된다. 따라서, 두개의 임의의 베인 사이에서 임의의 각도와 같고 두개의 임의의 블레이드 사이에서 어떠한 각도도 초래하지 않는 위상 변조를 얻기 위하여 왜곡된 사인곡선 법칙이 적용된다.

덕트형 테일 로터 반토크 장치에 의해 주파수로 방출되고 다른 주파수로 감지되는 소음을 최소화하기 위해, 블레이드의 직경, 개수, 및 로터의 접선 속도는 상기 감지된 주파수가 제3 주파수에 집중된 소정의 3분의 1 주파수 옥타브의 바닥 한계 주파수 이하가 되도록 결정된다.

또한, 완전한 블레이드의 최적화를 위해, 특히 슈라우드형 프로펠러의 경우에 상기 허브로부터 블레이드의 단부로 증가하는 양력의 스팬 방향(span wise) 분포를 갖는 것은 항복의 견지에서 볼 때 대체로 이점이 있다. 그러므로, 상대 속도가 가장 빠른 단부 섹션은 적응된 최고의 양력 계수로 또한 작동한다. 상기 적응된 양력 계수는 상기 섹션이 최소의 항력 계수로 작동해야 하고 규정되는 양력 계수로 알려져 있다.

또한, 상기 공지된 섹션에 대해, 상기 속도 및 양력 계수의 증가는 항력 계수의 증가에 의해 변화되고 이러한 증가는 레이놀즈 수가 낮을수록 더 빨라지는 것으로 알려져 있고, 이는 본 발명에 의해 예상되는 적용의 경우이다.

그러므로, 상기 공지된 섹션의 사용은 유해 손실을 야기하고 이러한 공지된 섹션을 제공하는 슈라우드형 프로펠러의 항복은 일부 항공기에 대해 여전히 너무 낮게 된다.

US5566907 문헌은 횡방향 덕트에서 회전할 수 있고 사인곡선 법칙에 의해 주어진 비균등한 방위각 변조에 따른 각도 분포를 갖는 로터의 견고하게 고정된 블레이드를 개시하고 있고: 상기 블레이드의 각도 위치는 임의의 기점으로부터 연속적으로 계산된다.

US7959105 문헌은 대칭 축 주위에 형성된 기류 덕트에 의해 관통된 유선형 스테이터를 갖는 항공기를 개시하고 있다. 상기 항공기는 상기 고정된 기류 덕트에 마련된 로터리 블레이드를 구비한 슈라우드형 로터를 갖는다. 상기 고정된 기류 덕트의 주변에는 항공기의 후단에 가까운 덕트의 측면에서 제1 립(lip), 제2 립, 및 제1 후방부가 연속적으로 제공된다. 상기 제2 립은 항공기의 전방에 가까운 덕트의 측면에 위치된 제2 전방부를 갖는다. 상기 항공기에는 슈라우드형 로터에 의해 발생된 소음을 감소시키고 상기 스테이터에서 압축 공기를 제1 후방 전방부로 넓어지는 제1 주입 구역을 향해 그리고 제2 전방부로 넓어지는 제2 주입 구역으로 추진하는데 적절한 송풍 수단이 설치된다.

제공된 이점에도 불구하고, 어떤 점에서는 옆바람(cross wind) 기류에 대한 입구 립의 리딩 측에서 입구 흐름 분리의 부정적 효과를 보상하는 상기 주입 구역을 향해 압축 공기를 추진하는 유닛이 필요하다. 그러나, 자유 외부 팁을 갖는 로터리 블레이드만을 나타낸 이러한 문헌으로는 허브 코너 분리 및 립 간극 손실의 문제점을 해결하지 못한다.

US20110217163 문헌은 허브, 자유 외부 팁을 갖는 복수의 블레이드를 구비한 로터를 포함하는 이중 덕트형 팬을 개시하고 있다. 스테이터 제1 덕트, 스테이터 제2 덕트, 및 스테이터 채널이 형성된다. 상기 제1 덕트는 블레이드의 로터리 자유 외부 팁을 제한하고, 상기 제2 덕트는 제1 덕트를 제한한다. 상기 채널은 기류가 제1 덕트의 상부에 걸쳐 상기 제1 덕트에 대해 십자형으로 상기 팬의 입구 측으로 향하도록 구성된다. 상기 제2 덕트는 제1 덕트에 대해 상대적으로 이동가능하여 상기 채널의 일부를 조절한다. 상기 제1 덕트의 길이는 제2 덕트의 길이와 다르다.

이러한 문헌은 슈라우드형 테일 로터가 아니라 특히 고립된 덕트형 팬에 적용가능하다. 테일 로터는 슈라우드의 외벽을 갖지 않는 점에서 다르다. 또한, 이러한 문헌은 슈라우드의 내벽과 로터 팁 사이에 여전히 갭이 있으므로 립 간극 손실의 문제점을 해결하지 못한다.

US5102068 문헌은 나선형 팁형 윙을 개시하고 있다. 이러한 나선형-팁형 윙은, 그의 기본적인 형태에서, 윙 같은 리프팅 면 및 윙-나선형 조합의 유도 항력을 최소화하고 및/또는 리프팅 면으로부터 끌리는 집중된 와류 효과 반류와 연관된 소음 효과를 완화하도록 일체화된 나선형 팁 장치를 포함한다. 상기 나선형의 단부는 적절한 스윕(sweep)에서 윙 팁에 부착되고 윙 면의 연속적이고 폐쇄된 연장을 이루도록 각도를 포함한다.

고정익 항공기에 대해, 우측 상의 나선형 구성은 좌측 상의 나선형 구성과 반대이다. 상기 나선형 기하학적 구조는 지정된 두께, 챔버, 및 트위스트를 갖는 에어포일 단면을 포함한다. 상기 에어포일 두께는 스윕 각도가 제로인 중간 위치에서 최소가 되는 국부 스윕 각도에 대해 달라진다. 상기 챔버와 트위스트는 대략 선형으로 달라지고 최적의 나선형 리딩을 생성하도록 상기 나선형 단부 사이의 일부 중간 위치에서 표시를 변경한다. 상기 리프팅 면의 전체 스팬에 대해 나선형의 크기를 증가시키는 것은 항력과 소음을 더 줄이는데 사용된다. 상기 나선형-팁형 윙의 개념은 다른 설계 요건 및 작동 한계에 적응가능하도록 선택될 수 있는 여러 형태로 각 윙 팁에서 하나의 나선형보다 많은 사용을 포함할 수 있다. 더 일반적으로, 상기 나선형 윙 팁 시스템은 비항공 분야를 포함하는 헬리콥터, 프로펠러 등과 같은 윙 또는 윙 같은 장치(즉, 리프팅 면)를 포함하는 대부분의 분야에 대해 항력 감소와 소음을 달성하도록 적용될 수 있는 포괄적인 기하학적 개념이다.

이러한 문헌은 항공기의 통상적인 윙의 윙 팁에서 유도 항력을 감소시키기 위한 목표를 갖는다. 이러한 기술이 이론적으로 덕트형/슈라우드형 테일 로터의 립 간극 손실을 줄이기 위해 적용될 수 있는데도 불구하고, 특허 문헌에 제안된 구체적인 구성은 실현하는데 어렵다. 또한, 본 발명은 입구 립 분리 및 허브 코너 분리에 대한 해결책을 제공하지 못한다.

DE19752369 문헌은 글라이딩 버드의 윙의 와류에서 유래되는 원리에 근거한 구동체를 개시하고 있다. 그의 기점에서, 또는 윙 루트에서 윙 팁까지 윙 스팬 방향으로, 횡방향 구동 생성 구조체는 긴 베이스부(베이스 윙)에 연결되어 천이점에서 거의 연속적인 횡방향 구동 분포를 심한 굴곡 없이 서로 합쳐지는 두개의 좁은 횡방향 구동체에 전반적으로 제공한다.

상기 구동체는 글라이딩 버드의 윙의 와류로부터 유래되는 원리에 근거한다. 그의 기점에서, 또는 윙 루트에서 윙 팁까지 윙 스팬 방향으로, 횡방향 구동 생성 구조체는 긴 베이스부(베이스 윙)에 연결되어 천이점에서 거의 연속적인 횡방향 구동 분포를 심한 굴곡 없이 서로 합쳐지는 두개의 좁은 횡방향 구동체에 전반적으로 제공한다.

이러한 문헌은 경량이지만 기계적으로 안정된 구성을 갖는 항공기의 윙의 유도 항력을 감소시키기 위하여 제안되어 있다. 이러한 개념은 대형 항공기 윙에 대해 발달되어 있고 슈라우드형 반토크 로터의 최적화에는 도움이 되는 것 같지 않다.

US6736600 문헌은 작동 중에 메인 흐름 방향으로 유체에 의해 비행되는 로터를 개시하고 있고, 상기 로터는 로터 축을 중심으로 회전가능하게 마련되고 상기 로터 축으로부터 적어도 부분적으로 떨어져서 상기 유체로 연장되는 로터 블레이드를 갖는다. 상기 로터 블레이드의 단부에서 끌려지는 팁 와류, 유체 손실, 및 유체 소음을 감소시키기 위하여, 상기 로터 블레이드는 로터 축으로부터 소정 거리를 두고 적어도 두개의 부분적 블레이드로 분할되고 루프를 형성한다. 하나의 부분적 블레이드는 로터 블레이드에 대해 회전 방향으로 연장된다. 상기 다른 부분적 블레이드는 로터 블레이드에 대해 회전 방향과 반대 방향으로 연장된다. 상기 두개의 부분적 블레이드는 그의 단부에서 일체형으로 상호 연결되어, 상기 유체가 흐르는 메인 흐름 방향으로 기본적으로 십자형으로 연장되는 루프 면을 둘러싼다.

이러한 문헌에 따르면, 두 부분으로 로터 블레이드의 분할은 상기 슈라우드/덕트를 통해 기류를 최적화하기 위하여 슈라우드형 테일 로터에 적용될 수 있다.

그렇지만, 이러한 테일에 마련된 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리에 제공된 유익한 향상에도 불구하고, 한계와 단점이 남아 있다.

그러나, 효율을 증가시키고 소음 감소를 더 줄이기 위하여 더 최적화할 필요성이 여전히 있다. 이러한 효율 증가는 상기 덕트형 테일 로터가 현재 종래의 테일 로터에 여전히 의존할 필요가 있는 대형 헬리콥터에 대해 대안일 수 있게 한다.

그러므로, 본 발명은 높은 공기역학 효율을 제공하고, 추진 효과 향상 및 이러한 하나 또는 복수의 로터리 어셈블리를 갖는 운송 수단에 의해 제공된 소음 감소와 편리성 증가를 포함함으로써 유용하게 된다. 이는 운송 수단의 에너지 소비에 보다 긍정적인 영향을 준다.

본 발명의 목적은 전술한 바를 고려하여 요약된다.

구체적으로, 본 발명은 이러한 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리의 공기역학적 거동의 향상에 관한 것이다. 본 발명에 의해 해결되는 일반적인 문제점은 종래 기술에서 알려진 로터리 어셈블리의 안전성, 성능, 자동 안전 신뢰성, 및 공기역학 효율을 더 증가시키는 것이다. 그 중에서도, 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리와 관련된 3가지 문제점이 본 발명에 의해 해결된다.

제1 문제점은 이른바 "팁 간극 손실(tip clearance loss)"에 관한 것이다. 상기 팁 간극 손실은 로터 블레이드의 바닥에서 상부로의 자유 기류로 인해 테일 로터 블레이드의 팁과 슈라우드/덕트의 벽 간의 갭에서의 난류에 기인한다. 일반적으로, 이러한 난류는 이러한 갭에서 와류를 발생시켜 유도 항력, 진동, 및 교란음을 야기한다. 유도 항력과 소음은 갭의 크기가 증가함에 따라 커지게 된다.

제2 문제점은 이른바 "입구 립 분리(inlet lip separation)"에 관한 것이다. 입구 기류가 로터와 덕트의 축 방향에 있지 않으면, 상기 로터의 리딩 측에서 상기 덕트의 입구 립에서 흐름 분리로 인해 기류의 불균형이 발생한다. 이러한 립 분리는 추력 및 추력의 제어성을 제한할 뿐만 아니라 요동치며 재순환하는 기류로 인해 진동 부하 및 소음을 유발한다. 이러한 영향은 헬리콥터의 낮은 전방이동 속도에서(예를 들면, 10m/s보다 큰 속도에서) 이미 상당하고, 속도가 증가하는 경우에 점점 심각하게 된다. 팁 간극 손실과 조합되는 경우, 상기 로터가 낮은 모멘텀 및 난류와 호흡하는 작용 때문에 입구 립 분리는 상당한 공기역학적 손실 및 일시적 불안정을 야기할 수 있다.

제3 문제점은 이른바 "허브 코너 분리(hub corner separation)"에 관한 것이다. 상기 입구 기류가 십자형으로 있으면, 즉 상기 로터와 슈라워드 축 방향으로 있지 않으면, 상기 입구 립 분리와 유사하게, 상기 허브의 트레일링 측에서 기류 분리가 있을 것이다. 그러므로, 이러한 영향은 부가적인 추력 손실을 야기한다.

이러한 모든 문제점은 고전적인 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리, 예를 들면 테일 로터의 추력, 추력의 제어성, 및 음향 방출뿐만 아니라 진동 부하에 부정적인 영향을 준다.

본 발명은 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리, 예를 들면 테일 로터의 소음 수준을 더 줄이면서 효율 및 성능을 증가시키는 목적을 갖는다. 이는 공기역학적 성능의 상당한 개선에 의해 달성되고, 특히 다음과 같은 바에 의해 달성된다.

- 팁 간극으로부터 유도 항력을 감소시키고 이에 따라 상기 로터 팁과 슈라우드의 벽 간의 갭에서 작은 와류에 의해 발생되는 소음을 상당히 감소시킨다.

- 상기 슈라우드형/덕트형 테일 로터의 리딩 측상의 입구 립에서 기류 분리를 감소시킨다.

- 상기 허브의 트레일링 측에서 기류 분리를 감소시킨다.

- 이하, 본 발명의 일부 산업적 적용 및 유용한 효과를 요약한다.

비제한적인 예에서, 본 발명은 운송 수단에서 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리에 관한 것으로, 이러한 운송 수단은 회전익 항공기이다. 예를 들어, 상기 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리는 회전익 항공기, 예를 들면 헬리콥터의 테일 붐(tail boom)에 위치된 것과 같은 반토크 로터에 있다.

그러나, 운송 수단의 예 중에서, 본 발명의 산업적 적용가능한 것은 예를 들면 (슈라우드형 추진이 고도/방향/전진을 유발하는) 차량, 선박, 열차, 항공기이다.

이하, 본 발명의 일부 목적을 요약한다. 이러한 목적은 첨부된 청구범위에 상세된다.

본 발명의 목적은 운송 수단용 추진 로터 어셈블리이고; 상기 추진 로터 어셈블리는 운동 공급원을 통해 전동되거나 기계적으로 구동되고; 상기 추진 로터 어셈블리는 적어도 길이 방향 "회동" 축으로도 불리우는 회전 축을 중심으로 회전되기 위한 피동 로터 시스템 및 상기 피동 로터 시스템을 수용하는 스테이터 중공 구조체를 갖고; 상기 스테이터 중공 구조체는 중앙 허브 및 내부 베슬면을 형성하는 중공 덕트를 갖고; 상기 내부 베슬면은 길이 방향으로 대향하는 두개의 횡방향 단부 개구 사이에서 상기 길이 방향 회전 축을 따라 연장되고; 상기 피동 로터 시스템은 내부 베슬면에서 상기 중앙 허브에 회동되게 기능적으로 장착되고 복수의 블레이드를 갖고; 상기 블레이드는 운동 공급원에 의해 전동되고/기계적으로 구동되어, 제어된 기류가 요구될 때에 상기 블레이드가 길이 방향 회전 축을 중심으로 회전되고; 상기 블레이드는 외부 팁과 반경 방향으로 대향하는 섕크를 갖고, 상기 블레이드 섕크는 중앙 허브에 장착되면서 상기 블레이드는 소정의 각도를 구비하는 이격 간격만큼 인접한 블레이드로부터 국부적으로 분리된다.

본 발명의 추진 로터 어셈블리는,

- 상기 횡방향 단부 개구 중 적어도 하나에서 상기 스테이터 중공 구조체에 고정되게 확보되는 내부 베슬 배열체로서, 상기 내부 베슬 배열체는 스테이터 중공 구조체의 외부를 향해 개방된 확대된 고정 둘레 하우징을 갖는, 내부 베슬 배열체;

- 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 된 공기역학적 외부 환상면 스포일러로서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 상기 고정 둘레 하우징을 보완하는 외부 외면으로 형상이 이루어지지만, 상기 고정 둘레 하우징보다 작고; 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 상기 블레이드의 각 외부 팁에 회동되게 연결되고 반경 방향으로 고정되어, 상기 외부 환상면 스포일러가 상기 둘레 확대 하우징의 단부 개구와 길이 방향으로 수직이고, 상기 고정 둘레 하우징과 대향하는 외부 외면을 갖는 상기 둘레 확대 하우징으로부터 반경 방향으로 이격되며 토러스 형상의 공기 갭에 의해 상기 고정 둘레 하우징으로부터 떨어져 있고; 이에 따라 외부 층류 유동이 입구 내부 흐름과 동시에 유입되고 상기 둘레 확대 하우징과 길이 방향으로 대향되는 상기 횡방향 단부 개구를 향해 상기 둘레 확대 하우징과 공기역학적 외부 환상면 스포일러 간의 토러스 형상의 공기 갭을 통해 안내되고, 상기 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동은 단일의 출구 제어 기류에서 함께 원활하게 합쳐지도록 수렴되는, 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 연속적인 원형 링을 형성하는 상기 로터 블레이드의 외부 팁에 기계적으로 연결되고, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 후방부 트레일링 에지는 5도와 30도 사이에서 이루어진 수렴 각도를 형성한다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 후방부 트레일링 에지는 상기 둘레 확대 하우징의 단부 개구보다 상기 스테이터 중공 구조체의 대향하는 출구 단부 개구에 더 가까운 상기 스테이터 중공 구조체의 길이 방향 위치에 수렴 영역을 형성한다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 1mm와 50mm 사이에서 이루어진 후방 감쇠부의 길이 방향으로 후방에 위치된 전방부 리딩 에지를 갖는다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 외부 외면에 의해 외측 방향으로 연결되는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지는 내부 원통면에 의해 연결된다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지를 외측 방향으로 연결하는 외부 외면을 갖고, 상기 외부 외면은 원뿔 형상이고 0.1도와 30도 사이에서 이루어진 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도만큼 상기 회전 축에 대해 상대적으로 배향되는 직선형 외부 프로파일을 갖는다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면은 상기 내부 베슬 배열체의 후방부와 반경 방향으로 같은 높이에 있으며 상기 토러스 형상의 공기 갭에 의해 상기 내부 베슬 배열체의 전방부로부터 반경 방향으로 분리된다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면은 상기 내부 베슬 배열체의 후방부와 같은 높이에 있고 평행하다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면과 상기 내부 베슬 배열체의 후방부는 0도와 10도 사이에서 이루어진 내부 확장 각도만큼 상기 길이 방향 회전 축에 상대적으로 배향된다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 토러스 형상의 공기 갭용 입구 마우스를 형성하는 상기 고정 둘레 하우징과 함께 전방부 리딩 에지 및 전방 횡방향 단부 개구를 갖고, 상기 입구 마우스는 서로 반경 방향으로 대향하는 라운드형 외부 볼록면 및 라운드형 내부 볼록면을 갖는다.

일 실시예에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러에 구비된 길이 코드 라인의 길이 방향의 치수는, 상기 내부 베슬 배열체의 길이 방향에 대하나 전체 ㅊ치수의 1/3(3분의 일)과 1/2(이분의 일) 사이에서 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 토러스 형상의 공기 갭의 길이 방향의 치수는, 내부 베슬 배열체의 길이 방향에 대한 전체 치수의 1/2과 3/4 사이에서 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 각 로터 블레이드는 회전가능한 연결 디스크에 고정되고 상기 내부 베슬 베열체의 베어링 수단에 삽입되는 가동 건식 디스크 고정점으로 연장되는 외부 팁 섹션을 갖고, 상기 외부 팁 섹션은 상기 내부 베슬 배열체에서 기류를 안내하고 공기 난류를 감소시키기 위해 분리 중공 구역을 형성하는 V 형상 엔딩부를 갖는다.

본 발명의 다른 목적은 운송 수단용 추진 로터 어셈블리로부터 제어된 기류를 생성하기 위한 방법이고; 상기 추진 로터 어셈블리는 운동 공급원을 통해 전동되거나 기계적으로 구동되고; 상기 추진 로터 어셈블리는 적어도,

- 길이 방향 회전 축을 중심으로 회전되기 위한 피동 로터 시스템, 및

- 상기 피동 로터 시스템을 수용하는 스테이터 중공 구조체로서; 상기 스테이터 중공 구조체는 중앙 허브 및 내부 베슬면을 형성하는 중공 덕트를 갖고; 상기 내부 베슬면은 길이 방향으로 대향하는 두개의 횡방향 단부 개구 사이에서 상기 길이 방향 회전 축을 따라 연장되고; 상기 피동 로터 시스템은 내부 베슬면에서 상기 중앙 허브에 회동되게 기능적으로 장착되고 복수의 블레이드를 갖고; 상기 블레이드는 운동 공급원에 의해 전동되고/기계적으로 구동되어, 제어된 기류가 요구될 때에 상기 블레이드가 길이 방향 회전 축을 중심으로 회전되고; 상기 블레이드는 외부 팁과 반경 방향으로 대향하는 섕크를 갖고, 상기 블레이드 섕크는 중앙 허브에 장착되면서 상기 블레이드는 소정의 각도를 구비하는 이격 간격만큼 인접한 블레이드로부터 국부적으로 분리되는, 스테이터 중공 구조체를 포함한다.

본 발명의 방법은,

- 상기 스테이터 중공 구조체에 상기 스테이터 중공 구조체의 외부를 향해 개방된 확대된 고정 둘레 하우징을 갖는 상기 횡방향 단부 개구 중 적어도 하나를 제공하는 내부 베슬 배열 단계;

- 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 생성하는 환상면 스포일러 제공 단계로서; 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 상기 고정 둘레 하우징을 보완하는 외부 외면으로 형상이 이루어지지만, 상기 둘레 확대 하우징보다 작은, 환상면 스포일러 제공 단계;

- 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 상기 블레이드의 각 외부 팁에 회동되게 연결하고 반경 방향으로 고정하여, 상기 외부 환상면 스포일러가 상기 둘레 확대 하우징의 단부 개구와 길이 방향으로 수직이고, 상기 둘레 확대 하우징과 대향하는 외부 외면을 갖는 상기 둘레 확대 하우징으로부터 반경 방향으로 이격되고, 토러스 형상의 공기 갭에 의해 상기 둘레 확대 하우징으로부터 떨어져 있는, 팁에 대한 스포일러 고정 단계; 및

- 제어된 기류 생성 단계를 포함하고,

상기 제어된 기류 생성 단계는,

. 내부 입구 흐름 횡단 단계로서, 입구 내부 흐름이 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러의 내부를 횡단하고 상기 블레이드를 통과하는, 내부 입구 흐름 횡단 단계;

. 외부 동시 유입 단계로서, 외부 층류 유동이 입구 내부 흐름과 동시에 유입되고 상기 둘레 확대 하우징과 길이 방향으로 대향되는 횡방향 단부 개구를 향해 상기 둘레 확대 하우징과 공기역학적 외부 환상면 스포일러 간의 상기 토러스 형상의 공기 갭을 통해 안내되는, 외부 동시 유입 단계; 및

. 수렴 단계로서, 상기 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동은 단일의 출구 제어 기류에서 함께 원활하게 합쳐지도록 수렴하는, 수렴 단계를 갖는다.

일 실시예에서, 상기 입구 내부 흐름 횡단 단계와 외부 동시 유입 단계는 입구 내부 방향 및 외부 유입 방향을 따라 각각 수행되고, 상기 입구 내부 방향은 적어도 하나의 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도로 상기 외부 유입 방향에 대해 배향된다.

일 실시예에서, 상기 수렴 단계는 0.1도와 30도 사이에서 이루어진 수렴 각도만큼 서로 상대적으로 향하는 상기 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동으로 수행된다.

일 실시예에서, 상기 수렴 단계는 둘레 확대 하우징의 단부 개구보다 상기 스테이터 중공 구조체의 대향하는 단부 개구에 더 가까운 상기 스테이터 중공 구조체의 길이 방향 위치에 위치된 수렴 영역에서 수행된다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 하나의 추진 로터 어셈블리가 구비된 운송 수단이고; 상기 운송 수단은 항공기, 선박, 열차, 및 차량을 포함하는 그룹에서 선택된다.

일 실시예에서, 상기 추진 로터 어셈블리는 스테이터 중공 구조체를 갖고, 상기 스테이터 중공 구조체는 회동 수단, 회전 수단, 슬라이딩 이동가능 수단 중 적어도 하나에 의해 상기 운송 수단의 유지 구조체에 연결된다.

일 실시예에서, 상기 운송 수단은 회전익 항공기이다.

도면의 간단한 설명은 다음과 같다.

본 발명의 현재 바람직한 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명에서 제공된다.

도 1은 회전익 항공기의 동체에 속하는 테일 붐에 장착된 슈라우드형 반토크 로터를 형성하고 피동 로터 시스템의 블레이드 팁과 결합된 공기역학적 외부 환상면 스포일러를 갖는, 본 발명에 따른 추진 로터 어셈블리의 일례를 개략적으로 나타낸 사시 분할도이다.
도 2는 로터 블레이드의 외부 팁용 베어링 수단을 갖는 공기역학적 외부 환상면 스포일러와 중앙 허브의 내부를 부분적으로 나타내도록 부분적으로 분할된, 본 발명에 따른 추진 로터 어셈블리의 일례를 나타낸 평면 측면도이다.
도 3은 공기역학적 외부 환상면 스포일러의 일부 치수 범위, 각도 범위, 및 배열 분포를 나타낸, 본 발명에 따른 추진 로터 어셈블리의 일례를 나타낸 종단면도이다.
도 4는 공기역학적 외부 환상면 스포일러의 안내 외부 관과 로터 블레이드의 외부 팁 사이에 회동되게 장착되도록 건식 디스크 연결부를 나타낸 반경 방향 수직 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 건식 디스크 연결부의 반경 방향 상부 도면이다.
도 6은 분리 중공 구역을 형성하는 V 형상 엔딩부를 나타낸, 도 4에 따른 건식 디스크 연결부의 측방향 수직 도면이다.
도 7은 "V 형상" 엔딩부의 "S 프로파일"을 나타낸, 도 6에 따른 건식 디스크 연결부의 반경 방향 상부 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 일부 특이 단계 및 시기를 나타낸 개략적인 플로우차트이다.
도 9 및 10은 본 발명에 따른 통상적인 슈라우드형 로터(도 9 참조)와 이중 슈라우드형 로터(도 10 참조) 간의 공기 압력 차를 나타낸, 도 2와 유사한 개략도이다.

예시적인 실시예의 상세한 설명은 다음과 같다. 도면에서, 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호로 주어진다.

도 1-7 및 9-10에서, 3개의 상호 직교 방향(X, Y, 및 Z)이 도시되어 있다.

"길이 방향" 또는 "회전 축"으로 나타낸 참조 방향(X)은 개시된 구조체의 길이 치수에 대응한다. 전방/후방과 같은 용어는 상대적이다. 항공기의 추진 로터 어셈블리에서, 상류/하류 또는 입구/출구는 이러한 길이 방향(X)과 함께 방향/위치를 나타낸다. 예를 들어, 제어된 기류는 이러한 방향(X)을 따라 향하는 것으로 기꺼이 고려된다. 이러한 방향은 동일 이름의 길이 방향 회전 축(X)과 평행하다.

"횡방향"으로 나타낸 다른 방향(Y)은 개시된 구조체의 두께 또는 측방향 치수에 대응한다. "측면" 또는 "좌측" "우측"과 같은 용어는 상대적이다. 간소화 목적을 위해, 이러한 방향(Y)은 때때로 수평인 것으로 나타낸다. 회전 항목에 대해, 횡방향은 길이 방향을 중심으로 회전된다.

"반경" 방향으로 나타낸 다른 방향(Z)은 개시된 구조체의 길이/높이에 대응하고: 상/하 또는 상부/하부와 같은 용어는 상대적이다. 간소화 목적을 위해, 이러한 방향(Z)은 때때로 수직인 것으로 나타낸다. 회전 항목에 대해, 횡방향은 길이 방향을 중심으로 회전된다.

상기 방향(Z, Y, 및 Z)은 함께 관련된 XYZ를 규정한다.

이하, "환상면(toroid)" 용어는, 기하학적으로, 곡선과 교차하지 않는 동일평면 선을 중심으로 폐쇄 평면 곡선을 회전시킴으로써 발생되는 표면이다. 또한, 환상면 용어는 이러한 표면에 의해 둘러싸인 고형 구조체를 나타낸다. 유사하게, 원과 교차하지 않는 동일평면 선을 중심으로 원을 회전시킴으로서 발생되는 "토러스(torus)", 링형 환상면으로 불리운다. "스포일러(spoiler)"는, 예를 들면 항력을 증가시키고 양력을 감소시키기 위하여 운송 수단에 설치되고, 통상적으로 상기 운송 수단의 공기역학적 거동을 향상/수정하기 위하여 기류로 연장되는 공기역학 장치로서 이해된다.

도면에, 운송 수단(A)이 도시되어 있다. 이러한 예에서, 상기 운송 수단(A)은 항공기이고, 실제로 헬리콥터와 같은 회전익 항공기이다. 상기 항공기(A)에는 하나 또는 복수의 추진 로터 어셈블리(B)가 구비되어 있다. 각 추진 로터 어셈블리(B)로, 로터 블레이드(10)를 회전시킴으로서 제어 기류(C)(도 3 참조)가 생성된다. 본 발명에 따르면, 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 슈라우드형이다. 간단히 말해서, 상기 추진 로터리 어셈블리(B)는,

- 로터 블레이드(10)를 포함하는 피동 로터 시스템(7), 및

- 스테이터 중공 구조체(8)를 포함한다.

도 1에서, 상기 스테이터 중공 구조체(8)는 미익(2), 수직 안정기(3), 내부 베슬 배열체로도 불리우며 관형 덕트/중공 덕트(6)를 갖는 외부 슈라우드(5)를 포함한다. 또한, 도 1의 스테이터 중공 구조체(8)는 후방 변속 박스를 둘러싸는 고정 제어체를 갖는 중앙 허브(11)를 포함한다. 이러한 후방 변속 박스는 운동 공급원(F)의 일부이다.

도 1의 운송 수단(A)은 동체(D)와 메인 로터(E)를 갖는다. 도 1의 사시도는 헬리콥터 유형의 운송 수단(A)의 테일 붐(1)을 나타내고 있다. 상기 테일 붐(1)은 스테이터 중공 구조체(8)용 유지 구조체를 형성한다.

도 1의 운송 수단(A)에서, 단일 추진 로터 어셈블리(B)가 테일 붐(1)의 후방 엔딩부(ending)로서 고정되게 장착된다. 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 다수 블레이드 가변 피치 유형의 피동 로터 시스템(7)을 갖는 반토크 장치이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나 또는 복수의 추진 로터 어셈블리(B)가 운송 수단(A)의 다양한 위치/부분에 장착된다. 도시된 실시예에도 불구하고, 상기 스테이터 중공 구조체(C)는 (도 1에 따르면) 견고하게 고정되는 방식으로 상기 운송 수단(A)에 장착되고, 본 발명의 다른 실시예에서, 하나 또는 복수의 추진 로터 어셈블리(B)는, 예를 들면 회동이나 회전 방식(볼 조인트 등) 및/또는 슬라이딩 이동가능한 방식으로 상기 운송 수단(A)에 연결된다.

도 1에서, 상기 테일 붐(1)은 그의 후단에서 상기 추진 로터 어셈블리(B)를 고정되게 지지한다. 상기 스테이터 중공 구조체(7)는 상부에서와 같이 상기 운송 수단(A)의 요(yaw)에서 제어를 보조하기 위한 수직 안정기(3)를 갖는 미익(2)을 구비한다. 상기 테일 붐(1)은 수평 안정기(4)를 구비한다. 상기 수평 안정기(4)는 운송 수단(A)의 피치에서 제어를 보조하기 위하여 상기 테일 붐(1)의 양측 상의 측방향으로 연장된 두개의 제어면(좌측/우측)을 갖는다.

상기 추진 로터 어셈블리(B)는 기계적으로 구동되고 및/또는 운동 공급원(F)(도 1 참조)을 통해 전기적으로 전동된다. 도 1의 추진 로터 어셈블리(B)는 변속 기어 박스(11)의 중앙 허브/제어체를 통해 길이 방향 회전 축(X)을 중심으로 회전되는 피동 로터 시스템(7)을 갖는다.

고전적인 헬리콥터에서, 도 1의 스테이터 중공 구조체(8)는, 중앙 허브(11)에서, 운동 공급원(F)에 기계적으로 연결된 변속 기어 박스(21)를 갖는다. 본 발명의 다른 실시예는, 예를 들면 전동 모터 또는 연료 소모 모터의 형태로 된 다른 유형의 운동 공급원(F)을 제공한다.

또한 일부 실시예에서, 상기 운동 공급원(F)은 추진 로터 어셈블리(B)에 보조적이거나 또는 상기 추진 로터 어셈블리(B)에 적어도 부분적으로 통합된다. 예를 들면, 상기 중앙 허브(21)는 전동 모터를 포함한다. 실시예에서, 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 운동 공급원(F)을 포함한다.

예를 들어, 상기 피동 로터 시스템(7)은 전동 모터의 적어도 하나의 로터부를 포함하면서 상기 스테이터 중공 구조체(8)는 전동 모터의 적어도 하나의 스테이터부를 포함한다. 도 2에서, 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 적어도 하나의 전자기 구동 외부 장치(33)를 갖고, 이러한 복수의 장치(33)는 스포일러(18)의 외부 외면 둘레에 분포되어 있다.

도 1에서, 상기 추진 로터 어셈블리(B)에서, 내부 베슬면은 길이 방향으로 대향되는 두개의 횡방향 단부 개구(28 및 34) 사이에서 길이 방향 회전 축(X)을 따라 연장된다.

상기 제어 기류(C)를 따라, 상류 횡방향 단부 개구(34)가 상류(도 3에서 좌측)에 위치되고, 이는 입구로 불리운다. 상기 상류 횡방향 단부 개구(34)에 반대되는 제어 기류(C)를 따라, 하류 횡방향 단부 개구(28)는 상기 운송 수단(A)에 유용한 추력을 생성하는 제어 기류(C)용 출구면을 형성한다. 상기 횡방향 단부 개구(28)는 하류(도 3에서 우측)에 위치되고 출구로 불리운다. 상기 횡방향 단부 개구(28)는 제어 기류(C)의 출구가 상기 추진 로터 어셈블리(B)로부터 배출되는 것을 가능하게 한다.

통상적으로, 도 1에서, 각 로터 블레이드(10)는 두개의 반경 방향 엔딩부를 갖는다. 하나의 반경 방향 엔딩부는 상기 로터 블레이드(10)의 바닥/내부 섕크(루트)이고, 길이 방향 회전 축(X)으로부터 더 가깝게 위치된다. 다른 반경 방향 엔딩부는 상기 로터 블레이드(10)의 외부/외부 팁(23)이고, 길이 방향 회전 축(X)으로부터 떨어져 있다. 상기 외부/외부 팁(23)은 내부 섕크와 반경 방향으로 반대이고, 상기 블레이드 섕크는 중앙 허브(11)에 장착되면서 상기 로터 블레이드(10)는 소정의 각도를 구비하는 이격 간격(도 3에서 각도 "α" 및 "β" 참조)만큼 인접한 블레이드(10)로부터 국부적으로 분리된다.

도 1은 상기 추진 로터 어셈블리(B)가, 상기 스테이터 중공 구조체(8)의 내부 베슬 배열체인 외부 슈라우드(5)에서, 상기 횡방향 단부 개구(28 또는 34) 중 적어도 하나에 의해 중공 덕트(6)용 외부 덕트부의 형태로 된 확대된 고정 둘레 하우징(20)을 포함하는 것을 도시하고 있다. 본 발명에 따르면, 상기 고정 둘레 하우징(20)은 스테이터 중공 구조체(8)의 외부를 향해(즉, 도 1에서 제어 기류(C)에 반대되는 방식으로) 개방된다.

또한, 도 1은 상기 추진 로터 어셈블리(B)가 피동 로터 시스템(7)과 회전하는 내부 슈라우드를 형성하는 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)를 포함하는 것을 도시하고 있다. 이는 아래에 상세되어 있고, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 된 단면(도 3 참조)을 갖는다.

일반적으로 말해서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 고정 둘레 하우징(20)을 보완하는 외부 외면(35)으로 형상이 이루어지지만, 상기 고정 둘레 하우징(20)보다 작다. 게다가, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 로터 블레이드(10)의 각 외부 팁(23)에 회동되게 연결되고 반경 방향으로 고정된다. 따라서, 상기 외부 환상면 스포일러(18)는,

- 상기 고정 둘레 확대 하우징(20)의 단부 개구(28/34)와 길이 방향으로 수직이고,

- 상기 고정 둘레 확대 하우징(20)으로부터 반경 방향으로 이격되어 있고,

- 상기 외부 외면(35)은 고정 둘레 확대 하우징(20)과 대향하고,

- 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 고정 둘레 확대 하우징(20)으로부터 떨어져 있다.

아래에서 상세하게 설명될 바와 같이, 본 발명에 따르면, 추가적인 외부 층류 유동이 입구 내부 흐름(중앙 입구)과 함께 상기 추진 로터 어셈블리(B)로 유입된다. 상기 외부 층류 유동은 둘레 확대 하우징(20)과 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18) 간의 토러스 형상의 공기 갭(G)을 통해 상기 출구 횡방향 단부 개구(28)를 향해 안내되면서 상기 입구(34)로부터의 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동은 단일의 출구 기류(C)에서 원활하게 함께 합쳐지도록 수렴된다.

도 1에서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 연속적인 원형 링을 형성하는 로터 블레이드(10)의 외부 팁에 기계적으로 연결된다. 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 내부 슈라우드용 입구 립을 형성하는 전방부 리딩 에지(26)를 갖는다. 또한, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 후방부 트레일링 에지(36)를 갖는다. 따라서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)의 외부 후방부는 수렴 각도(H)(도 3 참조)를 형성한다. 상기 수렴 각도(H)는 5도와 30도 사이에서 이루어진다.

게다가, 상기 후방부 트레일링 에지(36)는 스테이터 중공 구조체(8)의 길이 방향 위치에 수렴 영역(37)을 형성한다. 상기 수렴 영역(37)은 둘레 확대 하우징(20)의 상류 단부 개구(34)보다 상기 스테이터 중공 구조체(8)의 하류 단부 개구(28)에 더 가깝다. 도 3의 실시예에서, 전방부 리딩 에지(26)는 1mm 내지 50mm 사이에서 길이 방향으로 이루어진 후방 감쇠부(decay)(38)의 길이 방향으로 후방에 위치된다.

도 3에서, 상기 전방부 리딩 에지(26)와 후방부 트레일링 에지(36)는 전방부 리딩 에지(26)를 후방부 트레일링 에지(36)에 연결하는 외부 외면(35)에 의해 그리고 내부 원통면(39)에 의해 외측 방향으로 연결된다. 여기서, 상기 외부 외면(35)은 원뿔 형상이고 직선형 외부 프로파일을 가져서, 상류부의 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도(H)만큼 상기 길이 방향 회전 축(X)에 대해 상대적으로 대체로 배향된다. 여기서, 상기 상류부의 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도(H)는 5도와 30도 사이에서 이루어진다. 상기 내부 원통면(39)과 내부 베슬 배열체(5)의 후방부(41)는 0도와 10도 사이에서 이루어진 내부 확장 각도(40)(도 3 참조)만큼 상기 길이 방향 회전 축(X)에 대해 상대적으로 배향된다.

도 3에서, 상기 내부 원통면(39)은 (하우징(20)을 포함하는) 내부 베슬 배열체(5)의 전방부와 반경 방향으로 같은 높이에 있고, 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 내부 베슬 배열체(5)의 전방부로부터 반경 방향으로 분리된다. 여기서, 상기 내부 원통면(39)은 내부 베슬 배열체의 후방부(41)와 같은 높이에 있고 이와 평행한다. 상기 내부 원통면(39)과 내부 베슬 배열체(5)의 후방부(41)는 내부 확장 각도(J)만큼 상기 길이 방향 회전 축(X)에 대해 상대적으로 배향된다. 여기서, 상기 확장 각도(J)는 0.1도와 30도 사이에서 이루어진다.

도 3에서, 상기 전방부 리딩 에지(26)와 토러스 형상의 공기 갭(G)의 전방 횡방향 단부 개구는 함께 상기 고정 둘레 하우징(20)과 더불어 입구 마우스(42)를 형성한다. 여기서, 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)의 입구 마우스(42)는 서로 반경 방향으로 대향하는 라운드형 외부 볼록면 및 라운드형 내부 볼록면을 갖는다. 여기서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 코드 라인(43)을 갖는다. 상기 코드 라인(43)의 길이 방향에 대한 치수는, 상기 내부 베슬 배열체(5)의 길이 방향에 대한 전체 치수(44)의 1/3과 1/2 사이에서 선택될 수 있다. 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)의 층류 유동 길이 방향에 대한 치수(45)는, 상기 내부 베슬 배열체(5)의 길이 방향에 대한 전체 치수(44)의 1/2과 3/4 사이에서 선택될 수 있다.

도 4-7에서, 각 로터 블레이드(10)는 회전가능한 연결 디스크(29)에 고정되고 가동 건식 디스크(24) 고정점으로 연장된 외부 팁 섹션을 갖는다. 여기서, 상기 가동 건식 디스크(24)는 내부 베슬 배열체(5)의 베어링 수단(46)에 삽입된다. 도 6에서, 상기 외부 팁(23)(섹션)은 분리 중공 구역을 형성하는 V 형상 엔딩부를 갖는다. 상기 V 형상 엔딩부는 내부 베슬 배열체(5)에서 기류의 안내를 향상시키고 공기 난류를 감소시킨다.

도 4-7에, 상기 로터 블레이드(10) 팁 섹션에 대한 두가지의 대안 실시예가 도시되어 있다. 도 4는 일 실시예의 측면도(30.1)로서, 블레이드 팁(23.1)이 회전가능한 고정 디스크(29)에 고정되고 상기 내부 슈라우드의 베어링에 삽입되도록 설계된 가동 건식 디스크 고정점(24)으로 연장되는 것을 도시하고 있다. 도 5는 본 실시예의 하부도(30.2)로서, 상기 로터 블레이드 섹션의 액적 형상(23.1)을 도시하고 있다.

도 6-7에서, 상기 로터 블레이드(10)의 팁은 우측으로 절곡된 리딩부(23.4)와 분리선(23.7) 후에 좌측으로 절곡된 트레일링부(23.3)인 두 부분으로 분할된다. 상기 분리선까지, 상기 블레이드(23.3)는 도 4-5의 로터 블레이드(10)의 메인 섹션과 동일하다. 상기 팁(23.4 및 23.3)의 고정점은 23.6 및 23.5로 명시되어 있다. 또한, 상기 고정점(23.6 및 23.5)은 이처럼 분할된 블레이드 팁 실시예의 측면도(30.3)인 도 7에 도시되어 있다. 도 7은 하부도(30.4)로서 도 6의 실시예와 같다. 이러한 분할된 블레이드 팁(30)은 상기 내부 베슬 배열체(5)에서 공기 난류를 감소시킬 수 있는 기류의 개선된 안내를 하는 이점을 갖는다.

상기 피동 로터 시스템(7)은 외부 덕트(20)에서 동축으로 회전하는 방식으로 장착되고, 흐름 교정 스테이터(8)는 길이 방향(X)에 대해 스타 구성으로 마련된, 즉 로터 블레이드(10)의 회전 축 및 관형/중공 덕트(6)용 일반적인 대칭 축을 형성하는 한 세트의 고정 베인(9)을 포함하는 로터(7)의 하류에서 상기 덕트(6)에 마련되고 고정된다.

일 실시예에서, 각 로터 블레이드는 회전가능한 연결 디스크에 고정되고 상기 내부 베슬 배열체의 베어링 수단에 삽입되는 가동 건식 디스크 고정점으로 연장되는 외부 팁(23) 섹션을 갖고, 상기 외부 팁 섹션은 내부 베슬 배열체에서 기류를 안내하고 공기 난류를 감소시키기 위해 분리 중공 구역을 형성하는 V 형상 엔딩부를 갖는다.

상술한 바를 요약하면, 도 1의 실시예는 그의 입구 측 상의 중공 덕트(6)에서 로터 구동 샤프트(12)에 장착되는 슈라우드형 피동 로터 시스템(7)을 제안하고 있다. 상기 피동 로터 시스템(7)은 외부 덕트 내에서 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)와 함께 회전하고, 이에 따라 이중 슈라우드형 반토크 장치를 형성한다. 상기 피동 로터 시스템(7)은 중공 덕트(6)와 동축으로 상기 중앙 허브(11) 내의 후방 변속 박스에 의해 회전 구동된다. 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 흐름 교정기(47)(도 1 참조)의 베인(9)에 의해 상기 미익(2)에 견고하게 고정된 중앙 허브(11)와 함께 구동된다.

여기서, 상기 테일 로터 변속 박스(21)와 이에 따른 구동 샤프트(12)는 상기 덕트(6)의 변속 암(13)을 통해 변속 샤프트로부터 운동 공급원(F)으로부터 구동된다. 상기 변속 암(13)은 흐름 교정기(47)의 베인(9) 중 하나를 대체한다. 이러한 방식으로, 상기 피동 로터 시스템(7)은 요에서 운송 수단(A)(예를 들면, 헬리콥터)의 균형을 잡는데 유용한 횡방향 역토크 추력을 발생시키는 안내 기류를 생성한다. 이러한 횡방향 추력을 바꾸기 위하여, 상기 후방 변속 박스는 변속 암(13) 내에서 총괄적인 피치 변경 로드(미도시)에 의해 상기 블레이드(10)의 피치를 총괄적으로 제어하기 위한 장치를 포함한다. 도 2에서, 상기 총괄적 제어용 장치는 상기 로터 블레이드(10)의 피치 제어 노즐(16)의 각각을 이동시킨다.

다른 실시예는 피동 로터 시스템(7)의 회전 속도를 변경하여 이중 슈라우드형 추진 로터 어셈블리(B)의 추력을 제어하는 것을 제안하고 있고, 이는 전기적으로 구동되는 로터에 대해서는 용이하게 달성가능하지만 터빈으로 구동되는 로터에 대해서는 더 어렵다. 또한, 추력 제어는 양 기술의 조합에 의해 본 발명의 실시예에서 실현된다.

상기 로터(7)의 하류에서 덕트(6) 내의 베인(9)은 상기 길이 방향(X) 또는 중공 덕트(6)의 축을 향해 이러한 흐름을 교정하고 추가적인 역토크 추력을 획득함으로써 상기 기류의 회전 에너지를 회수한다. 이러한 회수는, 예를 들어 FR2534222 또는 US4585391 문헌에 개시되어 있다.

도 2의 실시예에서, 10개의 로터 블레이드(10)를 갖는 로터를 나타낸 측면도에서, (중앙 허브(11)를 형성하는) 로터 허브 어셈블리(17) 및 공기역학적 외부 로터 스포일러(18)는 피동 로터 시스템(7)에 장착된다. 주어진 로터 시스템(7)에서, 상기 로터 블레이드(10)의 개수는 실시예에 따라 달라진다. 그러나, 상기 로터 블레이드(10)의 각각은 도 2에서 25로 나타낸 것과 같은 공기역학 프로파일을 갖는다. 일반적으로, 음향 최적화를 위해, 상기 로터 블레이드(10)는 피치 축(22)을 각각 갖고, 상기 로터 블레이드(10)의 피치 축(22) 간에 상이한 각도 거리, 예를 들면 비균등한 "α" 및 "β" 각도를 갖는다.

도 3에서, 상기 로터 블레이드(10) 간의 자유 공간은 스포일러(18)의 내부 원통면을 형성하는 내부 덕트(19)의 전방부를 구성한다. 따라서, 상기 내부 덕트(19)는 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)에 의해 완전하며 연속적으로 둘러싸인다. 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 건식 디스크 고정 조인트(24)에 의해 상기 로터 블레이드(10)의 외부 팁(23)에 장착된다. 상기 건식 디스크 고정 조인트(24)로부터 떨어지게, 각 블레이드(10)는 블레이드 팁(23) 섹션, 공기역학 프로파일(25)을 갖는 메인 블레이드 섹션(14), 커프(cuff)로서 형성되는 내부 섕크(15)인 블레이드 루트, 및 상기 블레이드(10)의 피치를 변경하기 위한 피치 제어 노즐(16)을 갖는 트위스트 가능하며 바람직하게는 유연한 피팅부를 포함한다.

또한, 도 3의 실시예에 외부 슈라우드(5), 상기 로터 블레이드 팁 섹션(23)에 고정된 내부 슈라우드(18), 회전 로터 허브 어셈블리(17), 및 테일 로터 변속 박스 어셈블리(21)를 나타낸, 상기 이중 슈라우드형 추진 로터 어셈블리(B)를 통해 축방향 반분 섹션이 도시되어 있다. 상기 스테이터는 추력을 생성하는 기류(28)의 출구 평면에 가까운 내부 덕트(19)와 외부 덕트(20)의 공통적인 하부에 설치된다. 상기 내부 슈라우드는 공기역학적으로 형성되고 기류(27)의 내부 덕트(19)로의 원활한 흐름을 위해 상기 입구 측에 입구 립(26)을 포함한다.

여기서, (예를 들면, 헬리콥터가 전방으로 비행하는 경우에) 상기 로터 축과 수직한 기류의 최대부(또는 기류의 일부)는 상기 외부 슈라우드(5)의 입구 둘레에서 외부 덕트(20)로 흐른 후에 상기 출구 평면(28)까지 상기 내외부 덕트의 공통 부분의 하류로 흐른다. 이러한 방식으로, 이처럼 수직한 기류는 횡방향 흐름의 유입을 방해하지 않고 상기 내부 덕트 내에서 립 분리를 야기하지 않는다. 이는 도 9-10에 도시되어 있다.

본 발명의 다른 목적으로 돌아가면, 도 8은 운송 수단(A)용 추진 로터 어셈블리(B)로부터 제어된 기류(C)를 생성하기 위한 방법(M)의 일 실시예를 도시하고 있다.

도 8에 따르면, 본 발명의 방법(M)은,

- 상기 스테이터 중공 구조체(8)에 상기 스테이터 중공 구조체(8)의 외부를 향해 개방된 확대된 고정 둘레 하우징(들)(20)을 갖는 횡방향 단부 개구(28; 34) 중 적어도 하나를 제공하는 내부 베슬 배열 단계(48);

- 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)를 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 생성하는 환상면 스포일러 제공 단계(49)로서; 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 고정 둘레 하우징(20)을 보완하는 외부 외면(35)으로 형상이 이루어지지만, 상기 둘레 확대 하우징(20)보다 작은, 환상면 스포일러 제공 단계(49);

- 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)를 상기 로터 블레이드(10)의 각 외부 팁(23)에 회동되게 연결하고 반경 방향으로 고정하여, 상기 외부 환상면 스포일러(18)가 상기 둘레 확대 하우징(20)의 대응하는 단부 개구(28; 34)와 길이 방향으로 수직이고, 상기 둘레 확대 하우징(20)과 대향하는 외부 외면(35)을 갖는 상기 둘레 확대 하우징(20)으로부터 반경 방향으로 이격되고, 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 둘레 확대 하우징(20)으로부터 떨어져 있는, 팁에 대한 스포일러 고정 단계(50); 및

- 제어된 기류 생성 단계(51)를 포함하고,

상기 제어된 기류 생성 단계(51)는,

. 내부 입구 흐름 횡단 단계(52)로서, 공통 외부 입구 유동(53)(도 3 참조)으로부터 입구 내부 흐름(54)(도 3 참조)이 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(16)의 내부 덕트(19)의 내부를 횡단하고 상기 로터 블레이드(10)를 통과하는, 내부 입구 흐름 횡단 단계(52);

. (단계(52)와 동시에/ 병행하여) 외부 유입 단계(55)로서, 외부 층류 유동(56)(도 3 참조)이 입구 내부 흐름(54)과 함께 유입되고 상기 둘레 확대 하우징(20)과 길이 방향으로 반대되는 횡방향 단부 개구(28)를 향해 상기 둘레 확대 하우징(20)과 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18) 간의 토러스 형상의 공기 갭(G)을 통해 안내되는, 외부 유입 단계(55); 및

. 수렴 단계(57)로서, 상기 입구 메인 흐름(54)과 외부 층류 유동(56)은 단일의 출구 제어 기류(C)에서 함께 수렴하여 합쳐지는, 수렴 단계(57)를 갖는다.

도 8의 실시예에서, 상기 입구 내부 흐름 횡단 단계(52)와 외부 유입 단계(55)는 입구 내부 방향(X) 및 외부 유입 방향을 따라 각각 수행되고, 상기 입구 내부 방향은 적어도 하나의 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도(J/H)로 외부 유입 방향(X)에 대해 배향된다. 여기서, 상기 수렴 단계는 5도와 30도 사이에서 이루어진 수렴 각도(H)만큼 서로 상대적으로 향하는 입구 메인 흐름(54)과 외부 층류 유동(56)으로 수행된다.

도 8에서, 상기 수렴 단계는 둘레 확대 하우징(20)의 상류 단부 개구(34)보다 대향하는 하류 단부 개부(28)에 더 가까운 상기 스테이터 중공 구조체(8)의 위치에서 길이 방향(X)으로 위치된 수렴 영역(37)에서 수행된다.

도 9 및 10은 고전적인 슈라우드 로터(도 9 참조)와 본 발명에 따른 이중 슈라우드형 로터(도 9 참조) 간의 공기 압력을 개략적으로 비교하고 있다. 도 9-10은 10m/s보다 큰 옆바람(31)을 도시하고 있다. 입구 립 분리로 인한 아트(art) 손실 영역이 도 9에서 참조 부호 32.1로 나타나 있다. 종래 기술의 입구 립 분리로 인한 상기 아트 손실 영역(32.1)의 상당한 표면 연장은 고전적인 슈라우드 로터에서 직면하는 주요 스테이크(stake)를 나타낸다. 비교해 볼 때, 입구 립 분리로 인한 본 발명에 따른 감소된 손실 영역(32.3)이 제한되고 거의 제거된다.

유사하게, 허브(11) 코너로 인한 아트 손실 영역(32.2)이 도 9에 도시되어 있다. 종래 기술의 허브 코너로 인한 상기 아트 손실 영역(32.1)의 상당한 표면 연장은 고전적인 슈라우드 로터에서 직면하는 주요 스테이크를 나타낸다. 비교해 볼 때, 허브 코너로 인한 본 발명에 따른 감소된 손실 영역(32.4)이 상당히 감소된다.

이러한 비교로부터, 본 발명에 의해 제공된 일부 이로운 효과가 나타난다. 본 발명은 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리(B), 예를 들면 테일 로터의 효율 및 성능을 증가시킨다. 본 발명은 슈라우드형 추진 로터리 어셈블리(C)의 공기역학적 성능의 상당한 개선을 특히 다음과 같은 바에 의해 명확히 달성한다:

- 상기 팁 간극으로부터 유도 항력을 감소시키고 이에 따라 상기 로터 팁과 슈라우드의 벽 주변에서 작은 와류에 의해 발생되는 소음을 상당히 감소시킨다.

- 상기 허브의 트레일링 측에서 기류 분리를 감소시킨다. 다음의 표 T1은 도면에서의 참조 부호를 열거한다.

[표 T1]

본 발명은 그의 실현에 따른 변형에 영향을 받을 수 있고, 이러한 변형은 철저하게 가능한 식별되지 않는다.

Claims

추진 로터 어셈블리(B)는 운동 공급원(F)을 통해 전동되거나 기계적으로 구동되고; 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 적어도 상기 추진 로터 어셈블리(B)의 길이 방향과 평행한 회전 축(X)을 중심으로 회전되기 위한 피동 로터 시스템(7) 및 상기 피동 로터 시스템(7)을 수용하는 스테이터 중공 구조체(8)를 갖고; 상기 스테이터 중공 구조체(8)는 중앙 허브(11) 및 내부 베슬면을 형성하는 중공 덕트(6)를 갖고; 상기 내부 베슬면은 길이 방향으로 대향하는 두개의 횡방향 단부 개구(28; 34) 사이에서 상기 길이 방향 회전 축(X)을 따라 연장되고; 상기 피동 로터 시스템(7)은 내부 베슬면에서 상기 중앙 허브(11)에 회동되게 기능적으로 장착되고 복수의 로터 블레이드(10)를 갖고; 상기 로터 블레이드(10)는 운동 공급원(F)에 의해 전동식으로 구동되거나 기계식으로 구동되어, 제어된 기류가 요구될 때에 상기 로터 블레이드(10)가 회전 축(X)을 중심으로 회전되고; 상기 로터 블레이드(10)는 외부 팁(23)과 반경 방향으로 대향하는 내부 섕크(15)를 갖고, 상기 내부 섕크(15)는 중앙 허브(11)에 장착되면서 상기 로터 블레이드(10)는 소정의 각도를 구비하는 이격 간격만큼 인접한 블레이드로부터 국부적으로 분리되는, 운송 수단(A)용 추진 로터 어셈블리(B)로서, 상기 추진 로터 어셈블리(B)는,
- 상기 횡방향 단부 개구(28; 34) 중 적어도 하나에서 상기 스테이터 중공 구조체(8)에 고정되게 확보되는 내부 베슬 배열체(5)로서, 상기 내부 베슬 배열체(5)는 스테이터 중공 구조체(8)의 외부를 향해 개방된 확대된 고정 둘레 하우징(20)을 갖는, 내부 베슬 배열체(5);
- 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 된 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)로서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 고정 둘레 하우징(20)을 보완하는 외부 외면(35)으로 형상이 이루어지지만, 상기 고정 둘레 하우징(20)보다 작고; 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 로터 블레이드(10)의 각 외부 팁(23)에 회동되게 연결되고 반경 방향으로 고정되어, 상기 외부 환상면 스포일러(18)가 상기 둘레 확대 하우징(20)의 단부 개구(28; 34)와 길이 방향으로 수직이고, 상기 고정 둘레 하우징(20)과 대향하는 외부 외면(35)을 갖는 상기 둘레 확대 하우징(20)으로부터 반경 방향으로 이격되며 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 고정 둘레 하우징(20)으로부터 떨어져 있고; 이에 따라 외부 층류 유동(56)이 입구 내부 흐름(54)과 동시에 유입되거나 병행하여 유입되고 상기 둘레 확대 하우징(20)과 길이 방향으로 대향되는 상기 횡방향 단부 개구(34; 28)를 향해 상기 둘레 확대 하우징(20)과 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18) 간의 토러스 형상의 공기 갭(G)을 통해 안내되고, 입구 메인 흐름(54)과 외부 층류 유동(56)은 단일의 출구 제어 기류(C)에서 함께 합쳐지도록 수렴되는, 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 수단(A)용 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러는 연속적인 원형 링을 형성하는 상기 로터 블레이드의 외부 팁에 기계적으로 연결되고, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 후방부 트레일링 에지는 5도와 30도 사이에서 이루어진 수렴 각도(H)를 형성하는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 후방부 트레일링 에지는 상기 둘레 확대 하우징의 단부 개구(34)보다 상기 스테이터 중공 구조체의 대향하는 단부 개구(28)에 길이 방향으로 더 가까운 상기 스테이터 중공 구조체의 수렴 위치에 수렴 영역(37)을 형성하는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 1mm 내지 50mm 사이에서 이루어진 후방 감쇠부(38)의 길이 방향으로 후방에 위치된 전방부 리딩 에지를 갖는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 외부 외면에 의해 외측 방향으로 연결되는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고, 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지는 내부 원통면(39)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지를 외측 방향으로 연결하는 외부 외면을 갖고, 상기 외부 외면(35)은 원뿔 형상이고 0.1도와 30도 사이에서 이루어진 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도(J)만큼 상기 회전 축(X)에 대해 상대적으로 배향되는 직선형 외부 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지(26) 및 후방부 트레일링 에지(36)를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면(39)은 상기 내부 베슬 배열체(5)의 후방부(41)와 반경 방향으로 같은 높이에 있으며 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 내부 베슬 배열체의 전방부로부터 반경 방향으로 분리되는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면(39)은 상기 내부 베슬 배열체(5)의 후방부(41)와 같은 높이에 있고 평행한 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 전방부 리딩 에지 및 후방부 트레일링 에지를 갖고 상기 전방부 리딩 에지와 후방부 트레일링 에지가 내부 원통면에 의해 연결되고, 상기 내부 원통면(39)과 상기 내부 베슬 배열체(5)의 후방부(41)는 0도와 10도 사이에서 이루어진 내부 확장 각도(40)만큼 상기 길이 방향 회전 축에 대해 상대적으로 배향되는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 토러스 형상의 공기 갭(G)용 입구 마우스(42)를 형성하는 상기 고정 둘레 하우징과 함께 전방부 리딩 에지 및 전방 횡방향 단부 개구를 갖고, 상기 입구 마우스는 서로 반경 방향으로 대향하는 라운드형 외부 볼록면 및 라운드형 내부 볼록면을 갖는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)에 구비된 코드 라인(43)의 길이 방향 치수는, 상기 내부 베슬 배열체의 길이 방향에 대한 전체 치수의 1/3과 1/2 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)의 길이 방향의 치수(45)는, 상기 내부 베슬 배열체의 길이 방향에 대한 전체 치수(44)의 1/2과 3/4 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
제1항에 있어서, 각 로터 블레이드(10)는 회전가능한 연결 디스크에 고정되고 상기 내부 베슬 베열체(5)의 베어링 수단에 삽입되는 가동 건식 디스크(24) 고정점으로 연장되는 외부 팁(23) 섹션을 갖고, 상기 외부 팁(23) 섹션은 상기 내부 베슬 배열체(5)에서 기류를 안내하고 공기 난류를 감소시키기 위해 분리 중공 구역을 형성하는 V 형상 엔딩부를 갖는 것을 특징으로 하는 추진 로터 어셈블리(B).
추진 로터 어셈블리는 운동 공급원을 통해 전동되거나 기계적으로 구동되고; 상기 추진 로터 어셈블리는 적어도 상기 추진 로터 어셈블리(B)의 길이 방향과 평행한 회전 축(X)을 중심으로 회전되기 위한 피동 로터 시스템 및 상기 피동 로터 시스템을 수용하는 스테이터 중공 구조체를 갖고; 상기 스테이터 중공 구조체는 중앙 허브 및 내부 베슬면을 형성하는 중공 덕트를 갖고; 상기 내부 베슬면은 길이 방향으로 대향하는 두개의 횡방향 단부 개구 사이에서 상기 길이 방향 회전 축을 따라 연장되고; 상기 피동 로터 시스템은 내부 베슬면에서 상기 중앙 허브에 회동되게 기능적으로 장착되고 복수의 블레이드를 갖고; 상기 블레이드는 운동 공급원에 의해 전동식으로 구동되거나 기계식으로 구동되어, 제어된 기류가 요구될 때에 상기 블레이드가 회전 축(X)을 중심으로 길이 방향으로 회전되고; 상기 블레이드는 외부 팁과 반경 방향으로 대향하는 섕크를 갖고, 상기 섕크는 중앙 허브에 장착되면서 상기 블레이드는 소정의 각도를 구비하는 이격 간격만큼 인접한 블레이드로부터 국부적으로 분리되는, 운송 수단(A)용 추진 로터 어셈블리(B)로부터 제어된 기류(C)를 생성하기 위한 방법으로서, 상기 방법(M)은,
- 상기 스테이터 중공 구조체에 상기 스테이터 중공 구조체의 외부를 향해 개방된 확대된 고정 둘레 하우징을 갖는 상기 횡방향 단부 개구 중 적어도 하나를 제공하는 내부 베슬 배열 단계(48);
- 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)를 프로파일된 에어포일 유형의 형상으로 생성하는 환상면 스포일러 제공 단계(49)로서; 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)는 상기 고정 둘레 하우징(2)을 보완하는 외부 외면(35)으로 형상이 이루어지지만, 상기 둘레 확대 하우징보다 작은, 환상면 스포일러 제공 단계(49);
- 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)를 상기 블레이드의 각 외부 팁(23)에 회동되게 연결하고 반경 방향으로 고정하여, 상기 외부 환상면 스포일러(18)가 상기 둘레 확대 하우징(20)의 단부 개구(28; 34)와 길이 방향으로 수직이고, 상기 둘레 확대 하우징과 대향하는 외부 외면을 갖는 상기 둘레 확대 하우징(20)으로부터 반경 방향으로 이격되고, 토러스 형상의 공기 갭(G)에 의해 상기 둘레 확대 하우징으로부터 떨어져 있는, 팁에 대한 스포일러 고정 단계(50); 및
- 제어된 기류 생성 단계(51)를 포함하고,
상기 제어된 기류 생성 단계(51)는,
. 내부 입구 흐름 횡단 단계(52)로서, 입구 내부 흐름(54)이 상기 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18)의 내부를 횡단하고 상기 블레이드를 통과하는, 내부 입구 흐름 횡단 단계(52);
. 외부 동시 유입 단계(55)로서, 외부 층류 유동(56)이 입구 내부 흐름과 동시에 유입되고 상기 둘레 확대 하우징과 길이 방향으로 대향되는 횡방향 단부 개구(34; 28)를 향해 상기 둘레 확대 하우징과 공기역학적 외부 환상면 스포일러(18) 간의 상기 토러스 형상의 공기 갭(G)을 통해 안내되는, 외부 동시 유입 단계(55); 및
. 수렴 단계(57)로서, 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동은 단일의 출구 제어 기류(C)에서 함께 원활하게 합쳐지도록 수렴하는, 수렴 단계(57)를 갖는 것을 특징으로 하는
운송 수단(A)용 추진 로터 어셈블리(B)로부터 제어된 기류(C)를 생성하기 위한 방법.
제14항에 있어서, 상기 입구 내부 흐름 횡단 단계(52)와 외부 동시 유입 단계(55)는 입구 내부 방향 및 외부 유입 방향을 따라 각각 수행되고, 상기 입구 내부 방향은 적어도 하나의 덕트를 따라 유체가 유동하는 각도(H)로 상기 외부 유입 방향에 대해 배향되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 수렴 단계는 0.1도와 30도 사이에서 이루어진 수렴 각도(J)만큼 서로 상대적으로 향하는 상기 입구 메인 흐름과 외부 층류 유동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 수렴 단계는 대향하는 입구 단부 개구(34)보다 상기 스테이터 중공 구조체의 출구 단부 개구(28)에 더 가까운 상기 스테이터 중공 구조체의 길이 방향 위치에 위치된 수렴 영역(37)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 따른 적어도 하나의 추진 로터 어셈블리(B)가 구비된 운송 수단(A)으로서, 상기 운송 수단(A)은 항공기, 선박, 열차, 및 차량을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 운송 수단(A).
제18항에 있어서, 상기 추진 로터 어셈블리(B)는 스테이터 중공 구조체(8)를 갖고, 상기 스테이터 중공 구조체는 회동 수단, 회전 수단, 슬라이딩 이동가능 수단 중 적어도 하나에 의해 상기 운송 수단(A)의 유지 구조체(E)에 연결되는 것을 특징으로 하는 운송 수단(A).
제18항에 있어서, 상기 운송 수단(A)은 회전익 항공기인 것을 특징으로 하는 운송 수단(A).