KR101805030B1 - 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일 - Google Patents

회전익기의 로터 블레이드용 에어포일 Download PDF

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에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일(1a)에 관한 것으로, 상기 에어포일(1a)은 소정의 최대 두께 대 익현비를 가지고, 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b) 사이에 상면(4b)과 아래면(4a)을 포함하며, 상기 아래면(4a)은 소정의 아래면 좌표 값 쌍에 의해 규정되고, 상기 상면(4b)은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정되며, 상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍 각각의 최대 오차는 ±3%에 이른다.

Description

회전익기의 로터 블레이드용 에어포일{AIRFOILS FOR ROTOR BLADES OF ROTARY WING AIRCRAFTS}
본 발명은 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일에 관한 것으로, 상기 에어포일은 소정의 최대 두께 대 익현비(thickness to chord ratio)를 가지고, 청구항 1, 6, 및 11의 특징을 포함한다. 본 발명은 또한 회전익기의 로터 블레이드에 관한 것이고, 상기 로터 블레이드는 청구항 16의 특징을 포함한다.
회전익기의 로터 블레이드용 에어포일은 일반적으로 에어포일의 해당하는 리딩 에지(leading edge)와 트레일링 에지(trailing edge) 사이에 배열되고, 소정의 아래면(intrados) 좌표 값 쌍들(x/c, yint/c) 및 소정의 상면(extrados) 좌표 값 쌍들(x/c, yext/c)에 의해 규정되는 상면 및 아래면을 그 특징으로 한다. 이 경우 x는 에어포일의 익현 라인(chord line)을 따라 존재하는 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 에어포일의 길이이며, yint는 익현 라인과 각각의 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 익현 라인과 각각의 상면 표면 사이의 거리이다. 에어포일은 보통 해당하는 리딩 에지 원들의 리딩 에지 반경들(r/c)과 그것들의 중심 위치(x/c 및 yint/c 또는 yext/c)와 함께, 연관된 소정의 최대 두께 대 익현비를 또한 그 특징으로 한다.
문헌 US5,957,662A와 US6,315,522B1은 그러한 에어포일을 설명하고, 소정의 아래면 좌표 값 쌍들(x/c 및 yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍들(x/c 및 yext/c)에 관한 값들을 포함하는 값들의 전형적인 표들을 예시한다. 더 구체적으로, 문헌 US5,957,662A는 최대 두께 대 익현비가 8%이고, 리딩 에지 반경(r/c)이 0.00844이며, 해당하는 리딩 에지 원 중심 위치인 x/c=0.00842와 yext/c=0.00064를 갖는 에어포일을 설명한다. 문헌 US6,315,522B1은 최대 두께 대 익현비가 10%이고, 리딩 에지 반경(r/c)이 0.0096이며, 해당하는 리딩 에지 원 중심 위치들인 x/c=0.0097과 yint/c=-0.0018을 갖는 에어포일을 설명한다.
또한, 문헌 6,361,279B1은 최대 두께 대 익현비가 12%(표 3)이고 9%(표 5)인 에어포일을 설명한다. 그렇지만, 이들 에어포일의 경우 해당하는 리딩 에지 원들의 리딩 에지 반경(r/c)과 그것들의 중심 위치인 x/c 또는 yext/c는 표시되어 있지 않다. 대신, 최대 캠버(camber) 위치들과 최대 두께에 대한 최대 캠버의 비(ratio)가 이들 에어포일의 추가 특성을 기술하기 위해 사용된다.
하지만, 이들 에어포일은 한정된 최대 양력 능력과 비교적 높은 공기항력만을 제공한다. 또한, 이들 에어포일은 한정된 호버(hover) 성능 및 전진 비행 성능만을 제공한다.
그러므로 본 발명의 목적은 회전익기의 로터 블레이드용의 새로운 에어포일을 제공하는 것으로, 상기 에어포일은 감소된 공기항력, 개선된 최대 양력 능력, 및 상기 로터 블레이드의 개선된 호버 성능과 전진 비행 성능을 제공한다. 본 발명의 또 다른 목적은 감소된 공기항력, 개선된 최대 양력 능력, 및 개선된 호버 및 전진 비행 성능을 제공하는 에어포일을 가지는 새로운 로터 블레이드를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일에 의해 해결되고, 상기 에어포일은 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지고 청구항 1의 특징을 포함한다. 이러한 목적은 또한 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일에 의해 해결되고, 상기 에어포일은 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지고 청구항 6의 특징을 포함한다. 이러한 목적은 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일에 의해 해결되고, 상기 에어포일은 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지고 청구항 11의 특징을 포함한다.
유리하게, 이러한 본 발명의 에어포일은 길어진 얇은 판자 모양성(laminarity)을 통해 감소된 공기항력을 나타낸다. 또한, 기초가 되는 최대 양력 능력이 개선된다. 게다가, 캠버 라인(camber line)에 대해 적용된 수정으로 인해 에어포일의 1/4 익현 주위의 좀더 네거티브한(negative), 즉 기수 내림(nose down) 정적인 피칭 모멘트가 받아들여질 수 있는데, 이는 수치 시뮬레이션에서 보여지는 것과 같은 동적인 하중과 풍동(wind tunnel) 측정이 종래 기술의 에어포일의 것들 내에 남아 있는 것으로 입증되기 때문이다.
더 구체적으로, 본 발명의 에어포일은 상부 측, 즉 상면(extrados) 상의 길어진 라미나 러닝(laminar running) 길이로 인해 종래 기술의 에어포일에 비해 감소된 공기항력을 나타낸다. 이는 개선된 리딩 에지 기하학적 구조에 의해, 그리고 아래쪽으로의 위치, 즉 에어포일의 트레일링 에지 쪽으로 잘 정의된 주 압력 복구를 받아들임으로써 이루어진다. 이러한 조치는 또한 흡입 최고점(suction peak)의 감소를 가능하게 하고, 이로 인해 높은 양력 계수에서의 천음속 충격(transonic shock)의 감소뿐만 아니라, 적당한 마하 수(Mach number)로 더 높은 최대 양력 계수를 허용한다. 또한, 본 발명의 에어포일을 적용함으로써 회전익기의 주어진 로터의 개선된 호버 및 전진 비행 성능을 제공한다.
바람직하게, 본 발명의 에어포일 중 적어도 하나, 더 바람직하게는 본 발명의 에어포일 중 적어도 2개, 그리고 우선적으로 모든 본 발명의 에어포일이 주어진 회전익기의 단일 로터 블레이드에 적용된다. 즉 그러한 단일 로터 블레이드에는 그것의 방사상 연장부(extension) 위의 상이한 위치들에서 상이한 기하학적 형상이 제공된다. 이들 상이한 위치들 사이의 영역에는 대응하는 인접한 에어포일 사이의 보간법(interpolation)으로부터 생기는 기하학적 형상이 바람직하게 제공된다.
더 구체적으로, 본 발명의 일 양태에 따르면, 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일은, 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 상면과 아래면을 포함한다. 아래면은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상면은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정된다. 이 경우 x는 에어포일의 시위선(chord line)을 따라 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 에어포일의 길이이며, yint는 시위선과 각 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 시위선과 각 상면 표면 사이의 거리이다. 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은 아래 표 1에 따라 규정된다.
x/c yint/c x/c yext/c
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
0.000077 -0.001398 0.000077 0.001446
0.000307 -0.002749 0.000306 0.002940
0.000690 -0.004055 0.000689 0.004483
0.001226 -0.005315 0.001226 0.006071
0.001915 -0.006532 0.001914 0.007707
0.002756 -0.007707 0.002756 0.009385
0.003750 -0.008838 0.003750 0.011105
0.004897 -0.009926 0.004896 0.012865
0.006195 -0.010971 0.006194 0.014662
0.007644 -0.011971 0.007644 0.016492
0.009245 -0.012928 0.009244 0.018354
0.010996 -0.013840 0.010995 0.020243
0.012897 -0.014710 0.012896 0.022155
0.014947 -0.015537 0.014947 0.024087
0.017146 -0.016325 0.017146 0.026035
0.019494 -0.017076 0.019494 0.027995
0.021989 -0.017793 0.021989 0.029962
0.024631 -0.018478 0.024630 0.031932
0.027418 -0.019136 0.027418 0.033902
0.030351 -0.019769 0.030351 0.035867
0.033429 -0.020380 0.033428 0.037823
0.036649 -0.020971 0.036649 0.039766
0.040012 -0.021544 0.040012 0.041694
0.043517 -0.022102 0.043517 0.043603
0.047162 -0.022644 0.047162 0.045489
0.050946 -0.023172 0.050946 0.047350
0.054869 -0.023685 0.054868 0.049183
0.058929 -0.024185 0.058928 0.050985
0.063124 -0.024671 0.063124 0.052754
0.067454 -0.025143 0.067454 0.054487
0.071918 -0.025602 0.071917 0.056181
0.076514 -0.026048 0.076513 0.057837
0.081240 -0.026482 0.081239 0.059451
0.086096 -0.026902 0.086095 0.061022
0.091079 -0.027311 0.091078 0.062551
0.096189 -0.027708 0.096188 0.064035
0.101424 -0.028093 0.101423 0.065474
0.106782 -0.028467 0.106781 0.066868
0.112262 -0.028830 0.112261 0.068216
0.117862 -0.029182 0.117862 0.069519
0.123581 -0.029524 0.123580 0.070777
0.129416 -0.029853 0.129416 0.071989
0.135367 -0.030173 0.135366 0.073156
0.141431 -0.030481 0.141430 0.074278
0.147607 -0.030778 0.147606 0.075355
0.153892 -0.031064 0.153891 0.076387
0.160285 -0.031338 0.160284 0.077373
0.166784 -0.031601 0.166783 0.078315
0.173388 -0.031852 0.173387 0.079210
0.180093 -0.032092 0.180092 0.080058
0.186899 -0.032319 0.186898 0.080856
0.193802 -0.032535 0.193802 0.081606
0.200802 -0.032739 0.200801 0.082302
0.207896 -0.032930 0.207895 0.082944
0.215082 -0.033110 0.215081 0.083529
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0.267779 -0.034017 0.267778 0.085805
0.275622 -0.034096 0.275621 0.085848
0.283538 -0.034166 0.283537 0.085821
0.291523 -0.034222 0.291522 0.085722
0.299575 -0.034269 0.299574 0.085557
0.307693 -0.034304 0.307692 0.085328
0.315873 -0.034330 0.315872 0.085037
0.324113 -0.034346 0.324112 0.084689
0.332411 -0.034353 0.332410 0.084288
0.340764 -0.034350 0.340763 0.083837
0.349170 -0.034340 0.349169 0.083342
0.357627 -0.034321 0.357626 0.082805
0.366131 -0.034294 0.366130 0.082231
0.374680 -0.034259 0.374679 0.081625
0.383273 -0.034214 0.383272 0.080987
0.391905 -0.034163 0.391905 0.080323
0.400576 -0.034103 0.400575 0.079635
0.409282 -0.034035 0.409281 0.078926
0.418020 -0.033958 0.418019 0.078196
0.426788 -0.033873 0.426787 0.077447
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0.604448 -0.030445 0.604447 0.058833
0.613244 -0.030187 0.613243 0.057745
0.622012 -0.029919 0.622011 0.056647
0.630750 -0.029641 0.630750 0.055540
0.639456 -0.029355 0.639455 0.054426
0.648126 -0.029059 0.648125 0.053303
0.656759 -0.028751 0.656758 0.052171
0.665351 -0.028433 0.665350 0.051030
0.673900 -0.028103 0.673900 0.049879
0.682404 -0.027759 0.682404 0.048717
0.690861 -0.027402 0.690860 0.047544
0.699266 -0.027028 0.699266 0.046357
0.707619 -0.026640 0.707619 0.045158
0.715917 -0.026232 0.715917 0.043942
0.724157 -0.025804 0.724157 0.042711
0.732337 -0.025356 0.732336 0.041464
0.740454 -0.024883 0.740454 0.040199
0.748506 -0.024388 0.748506 0.038920
0.756491 -0.023867 0.756491 0.037626
0.764407 -0.023322 0.764406 0.036317
0.772250 -0.022751 0.772249 0.034996
0.780019 -0.022156 0.780018 0.033664
0.787711 -0.021536 0.787710 0.032324
0.795324 -0.020893 0.795324 0.030978
0.802856 -0.020227 0.802856 0.029628
0.810305 -0.019541 0.810305 0.028278
0.817668 -0.018834 0.817668 0.026929
0.824944 -0.018109 0.824944 0.025584
0.832130 -0.017366 0.832129 0.024246
0.839223 -0.016608 0.839223 0.022916
0.846223 -0.015835 0.846223 0.021597
0.853126 -0.015050 0.853126 0.020291
0.859932 -0.014255 0.859931 0.019000
0.866637 -0.013451 0.866636 0.017726
0.873240 -0.012643 0.873239 0.016472
0.879738 -0.011831 0.879738 0.015238
0.886131 -0.011019 0.886131 0.014030
0.892416 -0.010213 0.892416 0.012851
0.898591 -0.009416 0.898591 0.011704
0.904655 -0.008633 0.904655 0.010596
0.910605 -0.007871 0.910605 0.009532
0.916440 -0.007134 0.916440 0.008516
0.922158 -0.006430 0.922158 0.007556
0.927758 -0.005764 0.927758 0.006655
0.933238 -0.005141 0.933237 0.005821
0.938595 -0.004564 0.938595 0.005056
0.943830 -0.004039 0.943830 0.004363
0.948939 -0.003564 0.948939 0.003743
0.953922 -0.003142 0.953922 0.003197
0.956325 -0.002953 0.958777 0.002723
0.959739 -0.002725 0.963503 0.002318
0.963158 -0.002563 0.968098 0.001979
0.966579 -0.002457 0.970001 0.001854
0.970001 -0.002402 0.976001 0.001909
0.976001 -0.002347 0.982001 0.001964
0.982001 -0.002293 0.988001 0.002019
0.988001 -0.002238 0.994000 0.002073
0.994000 -0.002183 1.000000 0.002128
1.000000 -0.002128 　 　
소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 우선적으로 ±3%에 이른다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하는, 9%와 15% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일이 제공되고, 이러한 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍은 전술한 바와 같이 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일에 의해 규정되는 기준(reference) 에어포일에 기초하여 결정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일의 리딩 에지에서 기초가 되는 곡률(curvature)을 규정하는 리딩 에지 원의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.01314에 이른다. 이러한 리딩 에지 원은 x/c = 0.01314, 및 yint/c = yext/c = 0.00000에 위치하는 그것의 연관된 원의 중심을 가진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 에어포일의 트레일링 에지에 트레일링 에지 탭(tab)이 제공된다. 이러한 트레일링 에지 탭은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면과 상면에 의해 규정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 트레일링 에지 탭은 에어포일의 시위선에 대해 ±5%의 최대 경사 오차(inclination error)를 가지고 익현 방향으로 에어포일의 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일은, 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에서 상면과 아래면을 포함한다. 아래면은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상면은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정된다. 이 경우 x는 에어포일의 시위선을 따라 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 에어포일의 길이이며, yint는 시위선과 각 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 시위선과 각 상면 표면 사이의 거리이다. 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은 아래 표 2에 따라 규정된다.
x/c yint/c x/c yext/c
0.000000 0.000079 0.000000 0.000079
0.000100 -0.000821 0.000100 0.001156
0.000400 -0.001602 0.000400 0.002431
0.000901 -0.002314 0.000901 0.003855
0.001601 -0.002993 0.001601 0.005382
0.002500 -0.003661 0.002500 0.006983
0.003599 -0.004331 0.003599 0.008637
0.004896 -0.005009 0.004896 0.010336
0.006392 -0.005694 0.006392 0.012070
0.008086 -0.006381 0.008086 0.013836
0.009977 -0.007067 0.009977 0.015625
0.012063 -0.007745 0.012063 0.017432
0.014346 -0.008412 0.014346 0.019249
0.016823 -0.009067 0.016823 0.021067
0.019494 -0.009707 0.019494 0.022879
0.022357 -0.010332 0.022357 0.024678
0.025412 -0.010940 0.025412 0.026457
0.028658 -0.011532 0.028658 0.028211
0.032092 -0.012105 0.032092 0.029937
0.035714 -0.012660 0.035714 0.031632
0.039523 -0.013196 0.039523 0.033296
0.043517 -0.013713 0.043517 0.034926
0.047694 -0.014211 0.047694 0.036523
0.052053 -0.014692 0.052053 0.038087
0.056592 -0.015154 0.056592 0.039615
0.061309 -0.015598 0.061309 0.041106
0.066203 -0.016025 0.066203 0.042558
0.071272 -0.016435 0.071272 0.043968
0.076513 -0.016831 0.076513 0.045335
0.081926 -0.017212 0.081926 0.046656
0.087506 -0.017580 0.087506 0.047929
0.093254 -0.017935 0.093254 0.049154
0.099165 -0.018280 0.099165 0.050329
0.105239 -0.018615 0.105239 0.051455
0.111472 -0.018941 0.111472 0.052533
0.117862 -0.019258 0.117862 0.053563
0.124407 -0.019567 0.124407 0.054546
0.131105 -0.019868 0.131105 0.055482
0.137952 -0.020161 0.137952 0.056373
0.144946 -0.020446 0.144946 0.057218
0.152085 -0.020723 0.152085 0.058018
0.159365 -0.020991 0.159365 0.058772
0.166784 -0.021250 0.166784 0.059482
0.174339 -0.021500 0.174339 0.060148
0.182027 -0.021740 0.182027 0.060769
0.189845 -0.021971 0.189845 0.061348
0.197791 -0.022193 0.197791 0.061885
0.205860 -0.022405 0.205860 0.062380
0.214050 -0.022609 0.214050 0.062833
0.222358 -0.022805 0.222358 0.063246
0.230781 -0.022992 0.230781 0.063619
0.239314 -0.023172 0.239314 0.063953
0.247956 -0.023345 0.247956 0.064250
0.256703 -0.023511 0.256703 0.064510
0.265551 -0.023668 0.265551 0.064736
0.274497 -0.023818 0.274497 0.064928
0.283537 -0.023961 0.283537 0.065087
0.292669 -0.024095 0.292669 0.065213
0.301888 -0.024222 0.301888 0.065306
0.311191 -0.024341 0.311191 0.065366
0.320574 -0.024453 0.320574 0.065392
0.330034 -0.024557 0.330034 0.065382
0.339567 -0.024654 0.339567 0.065337
0.349170 -0.024742 0.349170 0.065255
0.358838 -0.024822 0.358838 0.065136
0.368569 -0.024893 0.368569 0.064980
0.378357 -0.024954 0.378357 0.064786
0.388201 -0.025006 0.388201 0.064554
0.398095 -0.025047 0.398095 0.064285
0.408036 -0.025078 0.408036 0.063977
0.418020 -0.025097 0.418020 0.063630
0.428043 -0.025106 0.428043 0.063246
0.438102 -0.025104 0.438102 0.062822
0.448192 -0.025090 0.448192 0.062359
0.458310 -0.025065 0.458310 0.061857
0.468451 -0.025027 0.468451 0.061314
0.478613 -0.024977 0.478613 0.060730
0.488790 -0.024914 0.488790 0.060105
0.498979 -0.024838 0.498979 0.059437
0.509177 -0.024750 0.509177 0.058725
0.519378 -0.024648 0.519378 0.057968
0.529580 -0.024534 0.529580 0.057165
0.539778 -0.024406 0.539778 0.056314
0.549969 -0.024265 0.549969 0.055414
0.560148 -0.024110 0.560148 0.054465
0.570312 -0.023943 0.570312 0.053466
0.580456 -0.023762 0.580456 0.052418
0.590577 -0.023568 0.590577 0.051323
0.600670 -0.023360 0.600670 0.050182
0.610733 -0.023138 0.610733 0.048997
0.620761 -0.022902 0.620761 0.047772
0.630750 -0.022650 0.630750 0.046508
0.640696 -0.022383 0.640696 0.045209
0.650596 -0.022100 0.650596 0.043880
0.660446 -0.021799 0.660446 0.042523
0.670241 -0.021482 0.670241 0.041142
0.679979 -0.021146 0.679979 0.039742
0.689655 -0.020793 0.689655 0.038325
0.699266 -0.020421 0.699266 0.036897
0.708808 -0.020030 0.708808 0.035460
0.718277 -0.019619 0.718277 0.034019
0.727670 -0.019188 0.727670 0.032577
0.736983 -0.018734 0.736983 0.031138
0.746212 -0.018256 0.746212 0.029705
0.755355 -0.017751 0.755355 0.028280
0.764406 -0.017218 0.764406 0.026864
0.773364 -0.016653 0.773364 0.025461
0.782224 -0.016056 0.782224 0.024070
0.790983 -0.015426 0.790983 0.022693
0.799638 -0.014765 0.799638 0.021332
0.808185 -0.014075 0.808185 0.019986
0.816622 -0.013359 0.816622 0.018658
0.824944 -0.012623 0.824944 0.017349
0.833149 -0.011872 0.833149 0.016061
0.841233 -0.011110 0.841233 0.014799
0.849193 -0.010343 0.849193 0.013565
0.857027 -0.009576 0.857027 0.012365
0.864731 -0.008815 0.864731 0.011204
0.872303 -0.008066 0.872303 0.010088
0.879738 -0.007335 0.879738 0.009023
0.887036 -0.006632 0.887036 0.008016
0.894192 -0.005964 0.894192 0.007072
0.901204 -0.005340 0.901204 0.006198
0.908069 -0.004767 0.908069 0.005400
0.914785 -0.004253 0.914785 0.004684
0.921349 -0.003800 0.921349 0.004056
0.927758 -0.003413 0.927758 0.003520
0.934010 -0.003091 0.934010 0.003077
0.940103 -0.002832 0.940103 0.002727
0.946035 -0.002633 0.946035 0.002463
0.951802 -0.002490 0.951802 0.002276
0.957403 -0.002395 0.957403 0.002153
0.962836 -0.002339 0.962836 0.002083
0.968098 -0.002311 0.968098 0.002049
0.973188 -0.002302 0.973188 0.002039
0.978104 -0.002303 0.978104 0.002042
0.982843 -0.002309 0.982843 0.002052
0.987404 -0.002316 0.987404 0.002064
0.991785 -0.002323 0.991785 0.002074
0.995984 -0.002328 0.995984 0.002084
1.000000 -0.002332 1.000000 0.002092
소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 우선적으로 ±3%에 이른다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하는, 7%와 12% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일이 제공되고, 이러한 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍은 전술한 바와 같이 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일에 의해 규정되는 기준 에어포일에 기초하여 결정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일의 리딩 에지에서 기초가 되는 곡률을 규정하는 리딩 에지 원의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.00481에 이른다. 이러한 리딩 에지 원은 x/c = 0.00481, 및 yext/c = 0.00008에 위치하는 그것의 연관된 원의 중심을 가진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 에어포일의 트레일링 에지에 트레일링 에지 탭이 제공된다. 이러한 트레일링 에지 탭은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면과 상면에 의해 규정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 트레일링 에지 탭은 에어포일의 시위선에 대해 ±5%의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 에어포일의 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일은, 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에서 상면과 아래면을 포함한다. 아래면은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상면은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정된다. 이 경우 x는 에어포일의 시위선을 따라 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 에어포일의 길이이며, yint는 시위선과 각 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 시위선과 각 상면 표면 사이의 거리이다. 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은 아래 표 3에 따라 규정된다.
x/c yint/c x/c yext/c
0.000000 0.000215 0.000000 0.000215
0.000108 -0.000757 0.000078 0.001200
0.000411 -0.001747 0.000327 0.002240
0.000926 -0.002750 0.000739 0.003360
0.001662 -0.003727 0.001310 0.004558
0.002616 -0.004655 0.002049 0.005839
0.003800 -0.005525 0.002973 0.007227
0.005244 -0.006340 0.004129 0.008754
0.006978 -0.007128 0.005577 0.010448
0.009067 -0.007908 0.007390 0.012337
0.011619 -0.008697 0.009666 0.014451
0.014783 -0.009530 0.012523 0.016812
0.018750 -0.010418 0.016062 0.019413
0.023722 -0.011352 0.020339 0.022198
0.029809 -0.012304 0.025333 0.025063
0.036922 -0.013230 0.030955 0.027888
0.044810 -0.014099 0.037107 0.030586
0.053218 -0.014906 0.043702 0.033107
0.061943 -0.015652 0.050680 0.035432
0.070873 -0.016345 0.058002 0.037567
0.079906 -0.016990 0.065631 0.039529
0.088988 -0.017593 0.073520 0.041336
0.098046 -0.018154 0.081608 0.043000
0.107068 -0.018678 0.089839 0.044528
0.116047 -0.019169 0.098172 0.045923
0.124990 -0.019632 0.106577 0.047188
0.133918 -0.020068 0.115037 0.048325
0.142864 -0.020484 0.123550 0.049337
0.151836 -0.020880 0.132127 0.050232
0.160857 -0.021259 0.140777 0.051020
0.169928 -0.021623 0.149509 0.051716
0.179052 -0.021972 0.158319 0.052338
0.188212 -0.022307 0.167169 0.052894
0.197390 -0.022628 0.176050 0.053383
0.206574 -0.022937 0.184960 0.053815
0.215752 -0.023233 0.193877 0.054190
0.224921 -0.023518 0.202805 0.054506
0.234080 -0.023790 0.211741 0.054767
0.243213 -0.024051 0.220690 0.054973
0.252331 -0.024302 0.229653 0.055126
0.261430 -0.024541 0.238634 0.055229
0.270527 -0.024771 0.247642 0.055289
0.279620 -0.024990 0.256664 0.055307
0.288732 -0.025198 0.265716 0.055288
0.297858 -0.025397 0.274800 0.055241
0.307010 -0.025588 0.283904 0.055169
0.316188 -0.025771 0.293030 0.055078
0.325380 -0.025946 0.302179 0.054971
0.334565 -0.026112 0.311343 0.054856
0.343733 -0.026272 0.320511 0.054731
0.352895 -0.026423 0.329689 0.054599
0.362062 -0.026567 0.338869 0.054462
0.371226 -0.026705 0.348043 0.054319
0.380408 -0.026835 0.357211 0.054168
0.389592 -0.026960 0.366378 0.054008
0.398773 -0.027082 0.375537 0.053840
0.407948 -0.027194 0.384693 0.053659
0.417114 -0.027296 0.393848 0.053468
0.426264 -0.027388 0.403006 0.053265
0.435411 -0.027472 0.412163 0.053052
0.444557 -0.027545 0.421324 0.052828
0.453708 -0.027610 0.430488 0.052595
0.462868 -0.027663 0.439656 0.052354
0.472038 -0.027705 0.448824 0.052104
0.481218 -0.027736 0.457990 0.051848
0.490405 -0.027757 0.467151 0.051581
0.499600 -0.027765 0.476316 0.051306
0.508797 -0.027761 0.485468 0.051024
0.517989 -0.027743 0.494612 0.050728
0.527173 -0.027713 0.503750 0.050418
0.536346 -0.027668 0.512886 0.050095
0.545491 -0.027609 0.522011 0.049757
0.554621 -0.027536 0.531136 0.049400
0.563731 -0.027444 0.540266 0.049029
0.572814 -0.027339 0.549383 0.048643
0.581885 -0.027215 0.558500 0.048237
0.590939 -0.027072 0.567617 0.047814
0.599982 -0.026910 0.576733 0.047374
0.609025 -0.026731 0.585841 0.046918
0.618071 -0.026516 0.594933 0.046442
0.627122 -0.026269 0.604018 0.045944
0.636179 -0.025988 0.613076 0.045422
0.645255 -0.025677 0.622116 0.044865
0.654342 -0.025340 0.631136 0.044278
0.663446 -0.024980 0.640125 0.043651
0.672559 -0.024601 0.649101 0.042983
0.681681 -0.024204 0.658056 0.042268
0.690809 -0.023791 0.667004 0.041505
0.699940 -0.023364 0.675947 0.040692
0.709072 -0.022922 0.684895 0.039831
0.718204 -0.022468 0.693854 0.038922
0.727323 -0.022000 0.702833 0.037972
0.736438 -0.021514 0.711841 0.036986
0.745545 -0.021011 0.720869 0.035967
0.754646 -0.020488 0.729930 0.034916
0.763749 -0.019946 0.739005 0.033838
0.772838 -0.019385 0.748093 0.032735
0.781925 -0.018800 0.757187 0.031610
0.791017 -0.018195 0.766273 0.030463
0.800106 -0.017569 0.775334 0.029305
0.809195 -0.016921 0.784371 0.028132
0.818292 -0.016252 0.793385 0.026950
0.827400 -0.015566 0.802375 0.025754
0.836515 -0.014864 0.811351 0.024551
0.845633 -0.014148 0.820321 0.023336
0.854759 -0.013419 0.829305 0.022108
0.863883 -0.012681 0.838309 0.020864
0.872989 -0.011934 0.847334 0.019607
0.882064 -0.011172 0.856389 0.018334
0.891090 -0.010393 0.865463 0.017051
0.900055 -0.009580 0.874538 0.015760
0.908968 -0.008727 0.883610 0.014463
0.917793 -0.007820 0.892663 0.013166
0.926569 -0.006869 0.901705 0.011868
0.935039 -0.005887 0.910726 0.010564
0.943157 -0.004809 0.919634 0.009266
0.950722 -0.003725 0.928288 0.007973
0.958140 -0.003014 0.936612 0.006671
0.965683 -0.002577 0.944461 0.005343
0.973486 -0.002486 0.952013 0.004032
0.981658 -0.002497 0.959220 0.003090
0.989505 -0.002498 0.966334 0.002578
0.996281 -0.002499 0.973827 0.002484
1.000000 -0.002500 0.981787 0.002497
　 　 0.989536 0.002498
　 　 0.996283 0.002499
　 　 1.000000 0.002500
소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 우선적으로 ±3%에 이른다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하는, 6%와 10% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익기의 로터 블레이드용 에어포일이 제공되고, 이러한 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍은 전술한 바와 같이 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일에 의해 규정되는 기준 에어포일에 기초하여 결정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일의 리딩 에지에서 기초가 되는 곡률을 규정하는 리딩 에지 원의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.00502에 이른다. 이러한 리딩 에지 원은 x/c = 0.00502, 및 yext/c = 0.00028에 위치하는 그것의 연관된 원의 중심을 가진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 에어포일의 트레일링 에지에 트레일링 에지 탭이 제공된다. 이러한 트레일링 에지 탭은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면과 상면에 의해 규정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 트레일링 에지 탭은 에어포일의 시위선에 대해 ±5%의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 에어포일의 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함한다.
본 발명의 전술한 목적은 또한 전술한 에어포일 중 적어도 하나를 포함하는 회전익기의 로터 블레이드에 의해 해결된다.
그러므로 동적인 실속(dynamic stall)과 같은 유리한 불안정한 특징을 유지하면서, 회전익기, 특히 헬리콥터의 메인 로터의 전반적인 성능의 개선을 허용하는 새로운 로터 블레이드, 및 특히 새로운 메인(main) 로터 블레이드가 제작될 수 있다. 유리하게, 그러한 새로운 메인 로터 블레이드에는 이들 메인 로터 블레이드를 따라 일정한 방사상 위치들에서 본 발명의 에어포일을 적용함으로써 특별한 기하학적 형상이 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 이어지는 설명에서 예를 통해 개요가 설명된다. 이들 첨부 도면에서, 동일하거나 동일하게 기능하는 성분들과 소자들에는 동일한 참조 번호와 문자가 붙여지고, 그 결과로 이어지는 설명에서는 오직 한번만 설명이 이루어진다.
도 1은 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일을 지닌 회전익기의 로터 블레이드의 단면도.
도 2는 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일을 지닌 도 1의 로터 블레이드의 단면도.
도 3은 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일을 지닌 도 1의 로터 블레이드의 단면도.
도 4는 도 1 내지 3의 에어포일에 관한 최대 양력 계수 다이어그램을 도시하는 도면.
도 5는 도 1 내지 3의 에어포일에 관한 최대 양항비 다이어그램을 도시하는 도면.
도 6은 도 2의 에어포일에 관한 압력 계수 다이어그램을 도시하는 도면.
도 7은 도 1 및 도 2의 에어포일을 가지는 로터 블레이드에 관한 로터 성능 지수를 도시하는 도면.
도 1은 본 발명의 제1 양태에 따른 에어포일(1a)이 제공되는 회전익기의 로터 블레이드(1)를 보여준다. 에어포일(1a)은 바람직하게는 12%인 최대 두께 대 익현비를 포함한다.
예시적으로, 에어포일(1a)은 에어포일(1a)의 에어포일 시위선(2) 상에 예시적으로 배열되는 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b)를 포함한다. 에어포일(1a)은 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b) 사이에서 연장하는 아래면(4a)과 상면(4b)을 예시적으로 더 포함한다. 아래면(4a)은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상면(4b)은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정된다. 이 경우 x는 시위선(2)을 따라 리딩 에지(3a)로부터 트레일링 에지(3b)까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 에어포일(1a)의 길이이며, yint는 시위선(2)과 각 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 시위선(2)과 각각의 상면 표면 사이의 거리이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 12%인 최대 두께 대 익현비를 포함하는 에어포일(1a)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)이 위 표 1에 따라 규정된다. 바람직하게, 이러한 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 ±3%에 달한다.
바람직하게, 에어포일(1a)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은, 리딩 에지(3a)에서 에어포일(1a)의 기초가 되는 곡률을 규정하는 연관된 리딩 에지 원(2a)에 기초하여 리딩 에지(3a)의 영역에서 결정된다. 연관된 리딩 에지 원(2a)은 바람직하게는 r/c = 0.01314인 반경 r을 포함한다. 리딩 에지 원(2a)의 원의 중심은 바람직하게는 x/c = 0.01314, 및 yint/c = yext/c = 0.00000에 위치한다.
우선적으로, 전술한 리딩 에지 원 치수들 각각의 최대 오차는 ±5%에 이른다. 이는 본 특허 출원에서 설명되는 모든 리딩 에지 원 치수들에 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 트레일링 에지(3b)에는 연관된 트레일링 에지 탭(2b)이 제공된다. 트레일링 에지 탭(2b)은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면(4a)과 상면(4b)에 의해 우선적으로 규정된다. 바람직하게, 트레일링 에지 탭(2b)은 에어포일(1a)의 시위선(2)에 대해 ±5°의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 에어포일(1a)의 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함한다.
소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은 에어포일 좌표 시스템(5)에 전형적으로 예시되고, 이 경우 x/c 값은 x축(5a) 상에 윤곽이 그려져 있고, yint/c값과 yext/c값은 y축(5b) 상에 윤곽이 그려져 있다. 따라서, 에어포일(1a)의 최대 두께(6)의 익현 방향에서의 위치는 x/c = 0.284의 위치에서 위 표 1에 기초하여 예시된다.
위 표 1은 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일(1a)에 관해 예를 통해 예시되어 있음이 주목되어야 한다. 하지만, 이러한 에어포일(1a)과 그로 인한 표 1은, 또한 다른 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익 항공기의 로터 블레이드에 관한 다른 에어포일을 규정하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 에어포일(1a)은 9% 내지 15%의 범위 내의 최대 두께 대 익현비를 포함하는 에어포일에 관한 아래면 좌표 값 쌍들과 상면 좌표 값 쌍들을 결정하기 위한 기존 에어포일로서 사용된다.
더 구체적으로, 위치 x/c = 0.284에서 에어포일(1a)의 12%인 최대 두께 대 익현비는, 익현 방향에서 에어포일(1a)의 길이(c)를 통해 표 1에 따른 위치 x/c = 0.284에서의 값들인 |yext|와 |yint|의 합을 나눔으로써 얻어진다. 이 경우, |yint|는 최대 두께의 대략 28.5%를 규정하고, |yext|는 최대 두께의 대략 71.5%를 규정한다. 만약 예를 통해 15%인 최대 두께 대 익현비가 실현된다면, 익현 방향에서 에어포일(1a)의 길이(c)를 통해 나누어진 표 1에 따른 위치 x/c = 0.284에서의 값들인 |yext|와 |yint|의 합이 15%에 이르도록, 표 1에 따른 위치 x/c = 0.284에서의 값들인 |yext|와 |yint|의 크기가 다시 조정되고, 이 경우 |yint|는 최대 두께의 대략 28.5%로 여전히 규정되고, |yext|는 대략 71.5%로 규정된다. 이러한 크기 재조정(rescaling)은 15%인 최대 두께 대 익현비를 지닌 에어포일을 얻기 위해 표 1의 모든 다른 값에 대응되게 적용된다.
15%인 최대 두께 대 익현비를 지닌 에어포일의 달성을 위한 크기 재조정은 위에서 오직 예를 통해서 설명된 것이고, 본 특허 출원에서 설명된 모든 다른 에어포일과 최대 두께 대 익현비에 비슷하게 적용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 하지만 간단명료함과 간결성을 위해, 다른 에어포일과 최대 두께 대 익현비에 관한 크기 재조정의 설명은 이후 반복되지 않는다.
도 2는 이제 도 1의 에어포일(1a) 대신, 본 발명의 제2 양태에 따른 에어포일(1b)이 제공되는 도 1의 로터 블레이드(1)를 보여준다. 하지만, 간단명료함과 간결성을 위해, 이러한 에어포일(1b)과 도 1의 에어포일(1a) 사이의 차이점만이 이후 상세히 설명된다.
도 1의 에어포일(1a)과는 대조적으로, 에어포일(1b)은 9%인 최대 두께 대 익현비를 바람직하게 포함하고, 에어포일(1b)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은 위 표 2에 따라 규정되며, 이 경우 이제 c는 익현 방향에서의 에어포일(1b)의 길이이다. 에어포일(1b)의 최대 두께(6)의 익현 방향에서의 위치가 위치 x/c = 0.349에서 위 표 2에 기초하여 예시된다.
또한, 에어포일(1b)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)이 리딩 에지 원(2a)에 기초하여 도 1의 에어포일(1a)에 비슷한 리딩 에지(3a)의 영역에서 결정되면서, 이제는 r/c = 0.00481인 반경 r을 바람직하게 포함한다. 에어포일(1b)의 리딩 에지 원(2a)의 원 중심은 이제 바람직하게는 x/c = 0.00481과 yext/c = 0.00008에 위치한다.
마지막으로, 위 표 2는 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일(1b)에 관해 예를 통해 예시됨이 주목되어야 한다. 하지만, 에어포일(1b)과 그에 따라 표 2는 다른 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익기의 로터 블레이드에 관한 다른 에어포일을 규정하기 위한 기준으로서 사용될 수도 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 에어포일(1b)은 7%와 12% 사이 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 포함하는 에어포일에 관한 아래면 좌표 값 쌍들과 상면 좌표 값 쌍들을 결정하기 위한 기준 에어포일로서 사용된다.
도 3은 이제 도 1의 에어포일(1a) 대신, 본 발명의 제3 양태에 따른 에어포일(1c)이 제공되는 도 1의 로터 블레이드(1)를 보여준다. 하지만, 간단명료함과 간결성을 위해, 에어포일(1c)과 도 1의 에어포일(1a) 사이의 차이점만이 이후 상세히 설명된다.
도 1의 에어포일(1a)과는 대조적으로, 에어포일(1c)은 바람직하게는 8%인 최대 두께 대 익현비를 포함하고, 에어포일(1b)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)이 위 표 3에 따라 규정되며, 이제 c는 익현 방향에서의 에어포일(1c)의 길이이다. 에어포일(1c)의 최대 두께(6)의 익현 방향에서의 위치는 위치 x/c = 0.353에서 위 표 3에 기초하여 예시된다.
또한, 에어포일(1c)의 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)이 리딩 에지 원(2a)에 기초하여 도 1의 에어포일(1a)에 비슷한 리딩 에지(3a)의 영역에서 결정되면서, 이제는 r/c = 0.00502인 반경 r을 바람직하게 포함한다. 에어포일(1c)의 리딩 에지 원(2a)의 원 중심은 이제 바람직하게는 x/c = 0.00502과 yext/c = 0.00028에 위치한다.
마지막으로, 위 표 3은 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지는 에어포일(1c)에 관해 예를 통해 예시됨이 주목되어야 한다. 하지만, 에어포일(1c)과 그에 따라 표 3은 다른 최대 두께 대 익현비를 지닌 회전익기의 로터 블레이드에 관한 다른 에어포일을 규정하기 위한 기준으로서 사용될 수도 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 에어포일(1c)은 6%와 10% 사이 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 포함하는 에어포일에 관한 아래면 좌표 값 쌍들과 상면 좌표 값 쌍들을 결정하기 위한 기준 에어포일로서 사용된다.
다음에는, 위 도 1 내지 도 3에 따른 본 발명의 에어포일이 종래의 에어포일과 비교된다. 예를 들면, 문헌 US6,361,279B1의 표 3과 표 5에 따라 각각 12%와 9%인 최대 두께 대 익현비를 지닌 에어포일이 종래의 에어포일로서 선택된다.
도 4는 최대 양력 계수 다이어그램(7)을 보여주고, 이 경우 최대 양력 계수들(CI,max)의 윤곽이 최대 양력 계수 축(7b) 상에 그려지고, 최대 양력 계수들(CI,max)은 마하 수 축(7a) 상에 윤곽이 그려진 마하 수들 위에 기입되어 있다. 최대 양력 계수 다이어그램(7)은 도 1 내지 도 3의 에어포일(1a, 1b, 1c)을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 최대 양력 계수들을 예증하기 위한 3가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선(8a, 9a, 10a)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(8a)은 도 1의 12% 에어포일(1a)의 최대 양력 계수들을 예시하고, 특성 곡선(9a)은 도 2의 9% 에어포일(1b)의 최대 양력 계수들을 예시하며, 특성 곡선(10a)은 도 3의 8% 에어포일(1c)의 최대 양력 계수들을 예시한다.
최대 양력 계수 다이어그램(7)은 또한 종래의 에어포일을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 최대 양력 계수들을 예증하기 위한 2가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선(8b, 9b)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(8b)은 종래의 12% 에어포일의 최대 양력 계수들을 예시하고, 특성 곡선(9b)은 종래의 9% 에어포일의 최대 양력 계수들을 예시한다.
도 4는 9a 및 9b와 함께 특성 곡선들(8a. 8b) 사이의 비교를 허용하도록 의도된다. 이러한 비교로부터 알 수 있듯이, 도 1의 12% 에어포일(1a)과 도 2의 9% 에어포일(1b)을 가지고, 각각 12% 에어포일에 관한 0.3 내지 0.6 및 9% 에어포일에 관한 0.4 내지 0.6의 예시된 마하 수 범위에 있는 대응하는 종래의 에어포일보다 더 높은 최대 양력 계수가 얻어질 수 있다. 또한, 특성 곡선(10a, 9b)의 비교로부터 알 수 있듯이, 심지어 도 3의 8% 에어포일(1c)도 종래의 9% 에어포일로 얻어지는 것들보다 예시된 0.4 내지 0.6의 마하 수 범위에서 더 높은 최대 양력 계수를 달성하는 것을 허용한다.
도 5는 최대 양항비 다이어그램(11)을 보여주고, 이 경우 최대 양항비(L/Dmax)의 윤곽이 최대 양항비 축(11b) 상에 그려지고, 최대 양항비(L/Dmax)는 마하 수 축(11a) 상에 윤곽이 그려진 마하 수들 위에 기입되어 있다. 최대 양항비 다이어그램(11)은 도 1 내지 도 3의 에어포일(1a, 1b, 1c)을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 최대 양항비들을 예증하기 위한 3가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선들(12a, 13a, 14a)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(12a)은 도 1의 12% 에어포일(1a)의 최대 양항비들을 예시하고, 특성 곡선(13a)은 도 2의 9% 에어포일(1b)의 최대 양항비들을 예시하며, 특성 곡선(14a)은 도 3의 8% 에어포일(1c)의 최대 양항비들을 예시한다.
최대 양항비 다이어그램(11)은 종래의 에어포일을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 최대 양항비들을 예증하기 위한 2가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선(12b, 13b)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(12b)은 종래의 12% 에어포일의 최대 양항비들을 예시하고, 특성 곡선(13b)은 종래의 9% 에어포일의 최대 양항비들을 예시한다.
도 5는 13a 및 13b와 함께 특성 곡선들(12a. 12b) 사이의 비교를 허용하도록 의도된다. 이러한 비교로부터 알 수 있듯이, 도 1의 12% 에어포일(1a)과 도 2의 9% 에어포일(1b)을 가지고, 0.3 내지 0.6의 예시된 마하 수 범위에 있는 대응하는 종래의 에어포일보다 더 높은 최대 양항비가 얻어질 수 있다. 또한, 특성 곡선(14a, 13b)의 비교로부터 알 수 있듯이, 심지어 도 3의 8% 에어포일(1c)도 종래의 9% 에어포일로 얻어지는 것들보다, 마하 수 0.5를 제외하고, 예시된 0.3 내지 0.6의 마하 수 범위에서 더 높은 최대 양항비를 달성하는 것을 허용한다.
도 6은 압력 계수들(CP)이 압력 계수 축(15b) 상에 윤곽이 그려진 압력 계수 다이어그램(15)을 보여주고, 이 경우 압력 계수들(CP)은 익현 축(15a) 상에 윤곽이 그려진 기초가 되는 익현 길이 위에 기입되어 있다. 압력 계수 다이어그램(15)은 도 2의 에어포일(1b)을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 압력 계수들을 예증하기 위한 2가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선(16a, 16c)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(16a)은 도 2의 9% 에어포일(1b)의 상면(4b)에서 얻어진 압력 계수들을 예시하고, 특성 곡선(16c)은 도 2의 9% 에어포일(1b)의 아래면(4a)에서 얻어진 압력 계수들을 예시한다.
압력 계수 다이어그램(15)은 또한 종래의 에어포일을 적용할 때 동작시 얻어질 수 있는 압력 계수들을 예증하기 위한 2가지 전형적인 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선(16b, 16d)을 예시한다. 더 구체적으로, 특성 곡선(16b)은 종래의 9% 에어포일의 상면에서 얻어진 압력 계수들을 예시하고, 특성 곡선(16d)은 종래의 9% 에어포일의 아래면에서 얻어진 압력 계수들을 예시한다.
도 6은 16c 및 16d와 함께, 특성 곡선들(16a, 16b) 사이의 비교를 허용하도록 의도된다. 특별히 특성 곡선들(16a, 16b)의 비교로부터 알 수 있듯이, 도 2의 9% 에어포일(1b)의 상면(4b) 상의 흡입 최고점(17b)은 종래의 9% 에어포일의 상면 상에서보다 상당히 작아서, 도 4에 예시된 것처럼 적당한 마하 수들에서 더 높은 최대 양력 예수들을 허용하고, 높은 양력 계수들에서의 천음속 충격의 감소를 또한 허용한다. 또한, 종래의 9% 에어포일과 비교하여 도 2의 9% 에어포일(1b)의 상면(4b)의 아래쪽 위치에서 기하학적으로 규정된 주 압력 회복 위치(17a)가 도입되어, 도 2의 9% 에어포일(1b)의 상면(4b) 상의 길어진 라미나 러닝 길이로 인해 감소된 공기항력을 허용한다.
도 7은 성능 지수(figure of merit) 축(18b) 상에 윤곽이 그려진 성능 지수 값(FM)이 있는 로터 성능 지수(18)를 보여주고, 이러한 성능 지수 값(FM)은 블레이드 로딩 축(18a) 상에 윤곽이 그려진 블레이드 로딩 값(CT/σ) 위에 기입되어 있다. 로터 성능 지수(18)는 단일 로터 블레이드, 예를 들면 도 1과 도 2의 로터 블레이드(1)에서 도 2의 9% 에어포일(1b)과 도 1의 12% 에어포일(1a)을 적용할 때, 동작시 얻어질 수 있는 성능 지수값을 예증하기 위한 전형적인 로터 블레이드 특성 곡선(19a)을 예시한다. 로터 성능 지수(18)는 또한 단일 로터 블레이드에 종래의 9% 및 12% 에어포일을 적용할 때, 동작시 얻어질 수 있는 성능 지수값을 예증하기 위한 전형적인 로터 블레이드 특성 곡선(19b)을 예시한다.
특성 곡선들(19a, 19b)을 비교할 때, 대략 1%의 이득(20)이 달성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 게다가, 도 1의 12% 에어포일(1a)과 도 2의 9% 에어포일(1b)이 있는 단일 로터 블레이드는 또한, 고속 전진 비행의 경우 동작시 단일 로터 블레이드의 각 전진 블레이드 측(side)에서 천음속 충격을 경감하기 위해 그것의 대응하는 블레이드 팁(tip) 영역에서 도 3의 8% 에어포일(1c)을 적용함으로써, 본 발명의 일 양태에 따라 개선될 수 있다. 더 구체적으로, 종래의 9% 및 12%의 에어포일을 동일한 플랫폼 모양, 비틀림, 및 방사상 두께 분포를 지닌 전형적인 로터에 도 1과 도 2의 9% 에어포일(1a) 및 12% 에어포일(1b)로 대체함으로써, '성능 지수' 측면에서 개선된 호버 성능을 유리하게 가져온다.
당업자에게는 전술한 실시예에 대한 수정이 주지의 사실이고, 따라서 본 발명의 부분인 것으로 여겨진다는 점이 주목되어야 한다. 예컨대, 전술한 도 1 내지 도 3에 따르면, 회전익기의 로터 블레이드(1)에는 에어포일(1a, 1b, 1c) 중 하나가 각각 제공된다. 하지만, 마찬가지로 로터 블레이드(1)에는 도 7에 관해 위에서 설명된 것처럼, 모든 3가지 에어포일(1a, 1b, 1c)과 함께, 에어포일(1a, 1b, 1c) 중 2개가 제공될 수 있다.
1: 로터 블레이드 1a: 12% 로터 블레이드 에어포일
1b: 9% 로터 블레이드 에어포일 1c: 8% 로터 블레이드 에어포일
2: 에어포일 익현 2a: 리딩 에지 원
2b: 트레일링 에지 탭 3a: 에어포일 리딩 에지
3b: 에어포일 트레일링 에지 4a: 아래면
4b: 상면 5: 에어포일 좌표 시스템
5a: x축 5b: y축
6: 최대 두께 7: 최대 양력 계수 다이어그램
7a: 마하 수 축 7b: 최대 양력 계수 축
8a: 12% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
8b: 종래의 12% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
9a: 9% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
9b: 종래의 9% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
10a: 8% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
11: 최대 양항비 다이어그램 11a: 마하 수 축
11b: 최대 양항비 축
12a: 12% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
12b: 종래의 12% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
13a: 9% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
13b: 종래의 9% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
14a: 8% 로터 블레이드 에어포일 특성 곡선
15: 압력 계수 다이어그램 15a: 익현 축
15b: 압력 계수 축
16a: 9% 로터 블레이드 에어포일 상면 특성 곡선
16b: 종래의 9% 로터 블레이드 에어포일 상면 특성 곡선
16c: 9% 로터 블레이드 에어포일 아래면 특성 곡선
16d: 종래의 9% 로터 블레이드 에어포일 아래면 특성 곡선
17a: 주 압력 회복 위치 17b: 흡입 최고점 위치
18: 로터 성능 지수 18a: 블레이드 로딩 축
18b: 성능 지수 축
19a: 9% 및 12% 에어포일 특성 곡선을 지닌 로터 블레이드
19b: 9% 및 12% 에어포일 특성 곡선을 지닌 종래의 로터 블레이드
20: 성능 지수에서의 1% 이득

Claims (16)

  1. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일(1a)로서,
    상기 에어포일(1a)은 12%인 최대 두께 대 익현비를 가지고, 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b) 사이에 상면(4b)과 아래면(4a)을 포함하며, 상기 아래면(4a)은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상기 상면(4b)은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정되며,
    여기서 x는 상기 에어포일(1a)의 시위선(2)을 따라 상기 리딩 에지(3a)로부터 상기 트레일링 에지(3b)까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 상기 에어포일(1a)의 길이이며, yint는 상기 시위선(2)과 각각의 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 상기 시위선(2)과 각각의 상면 표면 사이의 거리이며,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은,
    Figure 112016061403296-pat00001

    Figure 112016061403296-pat00002

    Figure 112016061403296-pat00003

    Figure 112016061403296-pat00004

    Figure 112016061403296-pat00005

    과 같고,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 ±3%에 이르는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  2. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일로서,
    상기 에어포일은 9%와 15% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 가지고, 기준 에어포일(1a)에 기초하여 결정되는 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하며, 상기 기준 에어포일(1a)은 제1 항에 따른 상기 에어포일(1a)에 의해 규정되는, 에어포일.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에어포일(1a)의 상기 리딩 에지(3a)에서 기초가 되는 곡률을 규정하는 리딩 에지 원(2a)의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.01314에 이르고, 상기 리딩 에지 원(2a)은 연관된 원의 중심이 x/c = 0.01314, 및 yint/c = yext/c = 0.00000에 위치하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 에어포일(1a)의 상기 트레일링 에지(3b)에 트레일링 에지 탭(2b)이 제공되고, 상기 트레일링 에지 탭(2b)은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면(4a)과 상면(4b)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 탭(2b)은 상기 에어포일(1a)의 상기 시위선(2)에 대해 ±5%의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 상기 에어포일(1a)의 상기 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  6. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일(1b)로서,
    상기 에어포일(1b)은 9%인 최대 두께 대 익현비를 가지고, 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b) 사이에 상면(4b)과 아래면(4a)을 포함하며, 상기 아래면(4a)은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상기 상면(4b)은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정되며,
    여기서 x는 상기 에어포일(1b)의 시위선(2)을 따라 상기 리딩 에지(3a)로부터 상기 트레일링 에지(3b)까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 상기 에어포일(1b)의 길이이며, yint는 상기 시위선(2)과 각각의 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 상기 시위선(2)과 각각의 상면 표면 사이의 거리이며,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은,
    Figure 112016061403296-pat00006

    Figure 112016061403296-pat00007

    Figure 112016061403296-pat00008

    Figure 112016061403296-pat00009

    과 같고,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 ±3%에 이르는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  7. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일로서,
    상기 에어포일은 7%와 12% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 가지고, 기준 에어포일(1b)에 기초하여 결정되는 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하며, 상기 기준 에어포일(1b)은 제6 항에 따른 상기 에어포일(1b)에 의해 규정되는, 에어포일.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 에어포일(1b)의 상기 리딩 에지(3a)에서 기초가 되는 곡률을 규정하는 리딩 에지 원(2a)의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.00481에 이르고, 상기 리딩 에지 원(2a)은 연관된 원의 중심이 x/c = 0.00481, 및 yext/c = 0.00008에 위치하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 에어포일(1b)의 상기 트레일링 에지(3b)에 트레일링 에지 탭(2b)이 제공되고, 상기 트레일링 에지 탭(2b)은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면(4a)과 상면(4b)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 탭(2b)은 상기 에어포일(1b)의 상기 시위선(2)에 대해 ±5%의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 상기 에어포일(1b)의 상기 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  11. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일(1c)로서,
    상기 에어포일(1c)은 8%인 최대 두께 대 익현비를 가지고, 리딩 에지(3a)와 트레일링 에지(3b) 사이에 상면(4b)과 아래면(4a)을 포함하며, 상기 아래면(4a)은 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)에 의해 규정되고, 상기 상면(4b)은 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)에 의해 규정되며,
    여기서 x는 상기 에어포일(1c)의 시위선(2)을 따라 상기 리딩 에지(3a)로부터 상기 트레일링 에지(3b)까지의 거리이고, c는 익현 방향으로의 상기 에어포일(1c)의 길이이며, yint는 상기 시위선(2)과 각각의 아래면 표면 사이의 거리이고, yext는 상기 시위선(2)과 각각의 상면 표면 사이의 거리이며,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c)은,
    Figure 112016061403296-pat00010

    Figure 112016061403296-pat00011

    Figure 112016061403296-pat00012

    Figure 112016061403296-pat00013

    과 같고,
    상기 소정의 아래면 좌표 값 쌍(x/c, yint/c)과 상기 소정의 상면 좌표 값 쌍(x/c, yext/c) 각각의 최대 오차는 ±3%에 이르는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  12. 회전익기의 로터 블레이드(1)용 에어포일로서,
    상기 에어포일은 6%와 10% 사이의 범위에 있는 최대 두께 대 익현비를 가지고, 기준 에어포일(1c)에 기초하여 결정되는 아래면 좌표 값 쌍과 상면 좌표 값 쌍을 포함하며, 상기 기준 에어포일(1c)은 제11 항에 따른 상기 에어포일(1c)에 의해 규정되는, 에어포일.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 에어포일(1c)의 상기 리딩 에지(3a)에서 기초가 되는 곡률을 규정하는 리딩 에지 원(2a)의 연관된 리딩 에지 반경은 r/c = 0.00502에 이르고, 상기 리딩 에지 원(2a)은 연관된 원의 중심이 x/c = 0.00502, 및 yext/c = 0.00028에 위치하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 에어포일(1c)의 상기 트레일링 에지(3b)에 트레일링 에지 탭(2b)이 제공되고, 상기 트레일링 에지 탭(2b)은 적어도 본질적으로 곧고 평행한 아래면(4a)과 상면(4b)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 탭(2b)은 상기 에어포일(1c)의 상기 시위선(2)에 대해 ±5%의 최대 경사 오차를 가지고 익현 방향으로 상기 에어포일(1c)의 상기 길이의 2% 내지 10%의 범위에 있는 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  16. 회전익기의 로터 블레이드(1)로서,
    상기 로터 블레이드(1)는 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 에어포일(1a, 1b, 1c)을 포함하는, 회전익기의 로터 블레이드.
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