KR101845299B1 - 무인 비행체 날개 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개는 동체의 좌, 우측에 고정날개를 구비하는 고정익 방식의 무인 비행체에 있어서, 상기 고정날개, 상기 고정날개에 후방에 배치되는 조종면, 그리고 상기 조종면을 상기 고정날개에 회전 가능하게 연결하는 연결장치를 포함하고, 상기 조종면을 향하는 상기 고정날개의 단부와 상기 조종면의 회전 중심축 사이에는 오버행 구간이 형성된다.
본 발명에 의하면, 조종면의 길이방향 측 단부에 고정날개를 감싸도록 외부로 돌출되는 오버행 구조를 형성하지 않고, 조종면의 일 측 길이방향을 따라 'T'형상의 슬롯을 복수 개 형성하여, 슬롯과 슬롯 사이에 자연스럽게 복수의 오버행 구간을 형성함으로써, 비행체의 비행 시 공기역학적인 모멘트 상쇄를 통해 액추에이터의 토크를 보완할 수 있음은 물론, 조종면에 작용하는 응력에 의해 조종면이 파손되거나, 조종면이 고정날개로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

Description

무인 비행체 날개{Wings of unmanned aerial vehicle}

본 발명은 고정익 방식의 초소형 무인 비행체에 적용되는 무인 비행체 날개 에 관한 것이다.

일반적으로 드론(drone)은 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 원하는 목표지점으로 비행하는 비행체이다.

근래에는 기존 드론을 통해 관찰이 불가능한 공간을 관찰하기 위하여, 기존 드론에 비해 상대적으로 크기가 작은 초소형 드론이 제작되고 있다.

특히, 고정익 방식의 초소형 드론의 경우, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 동체의 좌, 우에 배치된 고정날개(1)의 후방에 얇은 플라스틱 재질의 판재(2)를 테이프(3)로 부착하여 조종면의 역할을 수행하고 있다.

그러나 고정날개(1)와 판재(2)를 연결하는 테이프(3)가 힌지의 역할을 수행하는 경우, 드론의 비행 시 날개부위에 작용하는 응력에 의하여 판재(2)가 고정날개(1)로부터 쉽게 분리되는 문제점이 있었다.

따라서 종래에는 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 도 1의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이, 고정날개(1)와 판재(2)의 내측에 힌지 기능을 수행할 수 있는 플라스틱 필름(4) 또는 플라스틱 힌지(5)를 삽입하였다.

그러나 고정날개(1)와 판재(2)의 내측에 플라스틱 필름(4) 또는 플라스틱 힌지(5)를 삽입하는 경우, 얇은 두께의 판재(2) 및 고정날개(1)를 절개하고 이보다 더 얇은 플라스틱 필름(4) 또는 플라스틱 힌지(5)를 절개부위에 고정시키는 과정을 수행해야 하므로, 설치가 복잡하고 난해하여, 작업 시간이 증가하는 문제점이 있었다.

한편, 종래에는 고정익 방식의 초소형 드론에 적용되는 액추에이터의 토크를 보완하기 위하여, 조종면 역할을 수행하는 판재(2)에 오버행 구조(6)를 별도로 형성하였다.

즉, 종래에는 고정익 방식의 초소형 드론의 비행 시, 공기역학적인 모멘트 상쇄를 통해, 소형화 및 경량화로 인하여 출력이 약한 액추에이터의 토크를 보완할 수 있도록 판재(2)에 오버행 구조(6)를 별도로 형성하였다.

그러나 판재(2)에 형성된 오버행 구조(6)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판재(2)로부터 판재(2)의 길이방향으로 연장되어, 고정날개(1)의 길이방향 측 단부를 감싸는 구조로 형성되어, 드론의 비행 시 오버행 구조(6)에 큰 응력이 작용하는 문제점이 있었다.

즉, 종래에는 힌지구조가 적용되지 않은, 판재(2)의 단부에 오버행 구조(6)를 별도로 형성함에 따라, 드론의 비행 시 고정날개(1)의 외측으로 노출된 오버행 구조(6)로 응력이 집중되고, 이로 인하여 오버행 구조(6)가 응력을 감당하지 못하여 파손되거나, 판재(2)가 고정날개(1)로부터 분리되는 등의 문제점이 발생되었다.

한국등록특허공보 제10-1138501호 한국공개특허공보 제10-2010-0133808호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고정익 방식의 초소형 무인 비행체에 있어서 고정날개와 조종면 사이의 연결구조를 개선하여 조종면의 일 측에 오버행 구간이 형성되는 무인 비행체 날개를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개는 동체의 좌, 우측에 고정날개를 구비하는 고정익 방식의 무인 비행체에 있어서, 상기 고정날개, 상기 고정날개에 후방에 배치되는 조종면, 그리고 상기 조종면을 상기 고정날개에 회전 가능하게 연결하는 연결장치를 포함하고, 상기 조종면을 향하는 상기 고정날개의 단부와 상기 조종면의 회전 중심축 사이에는 오버행 구간이 형성된다.

상기 고정날개에는 상기 연결장치의 일 측이 설치되는 제1 슬롯이 형성되고, 상기 조종면에는 회전구조를 가지는 상기 연결장치의 타 측이 설치되는 'T'형상의 제2 슬롯이 형성될 수 있다.

상기 연결장치는 일 측은 상기 제1 슬롯에 고정되고, 타 측은 상기 제2 슬롯에 배치되는 지지부재, 그리고 상기 제2 슬롯에 배치되는 상기 지지부재의 타 측을 관통하여 상기 지지부재에 교차된 상태로 상기 제2 슬롯에 고정되는 힌지를 포함할 수 있다.

상기 지지부재는 상기 제1 슬롯에 배치되어 상기 고정날개에 고정되는 제1 지지부, 그리고 상기 고정날개의 외측으로 연장되어 상기 제2 슬롯에 배치되고, 내측에 상기 힌지가 결합되는 결합공이 형성되는 제2 지지부를 포함할 수 있다.

삭제

상기 지지부재 및 상기 힌지는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)소재로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 조종면의 길이방향 측 단부에 고정날개를 감싸도록 외부로 돌출되는 오버행 구조를 형성하지 않고, 조종면의 일 측 길이방향을 따라 'T'형상의 슬롯을 복수 개 형성하여, 슬롯과 슬롯 사이에 자연스럽게 복수의 오버행 구간을 형성함으로써, 비행체의 비행 시 공기역학적인 모멘트 상쇄를 통해 액추에이터의 토크를 보완할 수 있음은 물론, 조종면에 작용하는 응력에 의해 조종면이 파손되거나, 조종면이 고정날개로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 조종면을 고정날개에 회전 가능하게 연결하는 연결장치를 얇은 박막형상의 필름을 대신하여, 슬릿(slit) 형상의 판재로 이루어진 지지부재와 지지부재를 관통하여 지지부재에 회전 가능하게 결합되는 힌지로 구성함으로써, 연결부위의 구조적 강성을 보완함은 물론, 설치가 비교적 간단하여 조종면과 고정날개를 신속히 연결할 수 있다.

도 1은 종래의 무인 비행체에 적용되는 고정날개와 조종면의 연결구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 무인 비행체의 조종면에 형성된 오버행 구간을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개가 적용된 무인 비행체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 "A" 부분을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개가 적용된 무인 비행체를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 "A" 부분을 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 날개(이하 '무인 비행체 날개'라 함)는 동체(100)의 좌, 우측에 각각 고정날개(10)를 구비하는 고정익 방식의 초소형 무인 비행체에 적용되는 무인 비행체 날개로서, 고정날개(10), 고정날개(10)에 후방에 배치되는 조종면(20)과, 조종면(20)의 길이방향을 따라 복수로 설치되어 조종면(20)을 고정날개(10)에 회전 가능하게 연결하는 연결장치(30)를 포함한다.

여기서, 연결장치(30)가 설치되는 조종면(20)에는 초소형 비행체에 적용되는 액추에이터(미도시)의 부족한 모멘트를 공기역학적으로 보완하기 위하여, 조정면의 길이방향을 따라 복수의 오버행(overhang) 구간을 형성하는 복수의 슬롯(21)이 형성된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 조종면(20)을 향하는 고정날개(10)의 타 측에는 길이방향을 따라 각 연결장치(30)의 일 측이 설치되는 제1 슬롯(11)이 복수 개 형성되고, 제1 슬롯(11)이 형성된 고정날개(10)의 타 측과 마주하는 조종면(20)의 일 측에는 길이방향을 따라 회전구조를 가지는 각 연결장치(30)의 타 측이 설치되는 'T'형상의 제2 슬롯(21)이 복수 개 형성된다.

따라서, 조종면(20)을 향하는 고정날개(10)의 단부와 조종면(20)의 회전 중심축(RA) 사이에는 조종면(20)의 길이방향을 따라 복수의 오버행 구간(20a)이 형성된다. 이를 통해, 본 무인 비행체 날개는 비행체의 비행 시 공기역학적인 모멘트 상쇄를 통해 액추에이터의 토크를 보완할 수 있음은 물론, 조종면(20)에 작용하는 응력에 의해 조종면(20)이 파손되거나, 조종면(20)이 고정날개(10)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제1 슬롯(11) 및 제2 슬롯(21)에 설치되는 연결장치(30)는 슬릿(slit)형상의 판재와 상기 판재를 관통하여 판재에 회전 가능하게 결합되는 핀(pin) 형상의 부품으로 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 연결장치(30)는 제1 슬롯(11)에 설치되는 지지부재(31)와, 제2 슬롯(21)에 설치되어 지지부재(31)에 회전 가능하게 결합되는 힌지(33)를 포함할 수 있다.

지지부재(31)는 상기한 바와 같이, 판재 형상으로 형성되어, 일 측은 제1 슬롯(11)에 고정되고, 타 측은 제2 슬롯(21)에 배치될 수 있다.

더 자세하게는, 지지부재(31)는 제1 슬롯(11)에 배치되어 접착수단(40)을 통해 고정날개(10)에 고정되는 제1 지지부(311)와, 고정날개(10)의 외측으로 연장되어 제2 슬롯(21)에 배치되고 내측에 힌지(33)가 결합되는 결합공(313a)이 형성되는 제2 지지부(313)를 포함할 수 있다.

예컨대, 연결장치(30)의 제1 지지부(311)와 제2 지지부(313)는 고정날개(10) 및 조종면(20)에 설치될 경우, 비행 시 기류 또는 공기역학적 조건 등을 고려하여 제1 슬롯(11) 및 제2 슬롯(21)의 내측에 수용된 상태로 배치되거나, 제1 슬롯(11) 및 제2 슬롯(21)의 외측으로 돌출된 상태로 배치될 수 있다. 따라서, 제1 지지부(311) 및 제2 지지부(313)는 고정날개(10) 및 조종면(20)에 설치될 경우, 고정날개(10) 및 조종면(20)의 외측으로 돌출되지 않도록 제1 슬롯(11) 및 제2 슬롯(21)의 깊이와 동일한 크기의 폭으로 형성되거나, 고정날개(10) 및 조종면(20)의 외측으로 돌출될 수 있도록 제1 슬롯(11) 및 제2 슬롯(21)의 깊이보다 더 큰 크기의 폭으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 지지부(311) 및 제2 지지부(313)가 고정날개(10) 및 조종면(20)의 외측으로 돌출될 경우, 제1 지지부(311) 및 제2 지지부(313)의 단부는 유선형상으로 형성될 수 있다.

힌지(33)는 상기한 바와 같이, 핀 형상으로 형성되어, 지지부재(31)의 길이방향에 대한 수직방향으로 지지부재(31)를 관통하여 지지부재(31)에 'T'형상으로 결합될 수 있도록, 제2 슬롯(21)에 배치되는 지지부재(31)의 타 측을 관통하여 지지부재(31)에 교차된 상태로 제2 슬롯(21)에 고정될 수 있다.

더 자세하게는, 힌지(33)는 접착수단(40)에 의해 조종면(20)에 고정부착되는 양측 가장자리 부분인 제1 힌지부(331)와, 접착수단(40)에 의해 부착되지 않는 가운데 부분인 제2 힌지부(333)로 이루어진다. 상기 제2 힌지부(333)에는 결합공(313a)이 회전 가능하게 장착된다.

또한, 지지부재(31) 및 힌지(33)는 필름소재에 비해 기계적 특성이 우수한 FRP(Fiber Reinforced Plastics)소재로 형성될 수 있다. 따라서, 조종면(20)에 압력이 가해질 경우에도, 변형되거나, 파손되지 않고, 안정적으로 고정날개(10)와 조종면(20)을 연결할 수 있다.

이처럼 본 발명에 의하면, 조종면(20)의 길이방향 측 단부에 고정날개(10)를 감싸도록 외부로 돌출되는 오버행 구조를 형성하지 않고, 조종면(20)의 일 측 길이방향을 따라 'T'형상의 슬롯(21)을 복수 개 형성하여, 슬롯(21)과 슬롯(21) 사이에 자연스럽게 복수의 오버행 구간(20a)을 형성함으로써, 비행체의 비행 시 공기역학적인 모멘트 상쇄를 통해 액추에이터의 토크를 보완할 수 있음은 물론, 조종면(20)에 작용하는 응력에 의해 조종면(20)이 파손되거나, 조종면(20)이 고정날개(10)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 조종면(20)을 고정날개(10)에 회전 가능하게 연결하는 연결장치(30)를 얇은 박막형상의 필름을 대신하여, 슬릿(slit) 형상의 판재로 이루어진 지지부재(31)와 지지부재(31)를 관통하여 지지부재(31)에 회전 가능하게 결합되는 힌지(33)로 구성함으로써, 연결부위의 구조적 강성을 보완함은 물론, 설치가 비교적 간단하여 조종면(20)과 고정날개(10)를 신속히 연결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 한 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 동체
10. 고정날개
11. 제1 슬롯
20. 조종면 20a. 오버행 구간
21. 제2 슬롯
30. 연결장치
31. 지지부재
311. 제1 지지부
313. 제2 지지부 313a. 결합공
33. 힌지
331. 제1 힌지부 333. 제2 힌지부
40. 접착수단
RA. 회전 중심축

Claims (6)

1. 동체의 좌, 우측의 고정날개와 상기 고정날개의 후방에 배치되는 조종면을 구비하는 무인 비행체에 있어서,
   상기 고정날개의 길이방향에 수직하게 형성되는 복수 개의 제1 슬롯(11);
   상기 조종면에서 상기 제1 슬롯에 대응되는 위치에 형성되는 T형상의 복수 개의 제2 슬롯(21); 및
   상기 제1 슬롯과 제2 슬롯에 구비되어, 상기 조종면을 상기 고정날개에 회전 가능하게 연결하는 연결장치(30);를 포함하고,
   상기 연결장치(30)는
   상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯에 배치되는 지지부재(31), 그리고
   상기 제2 슬롯에 배치되고, 상기 지지부재가 회전가능한 상태로 상기 지지부재에 수직하게 배치되어 상기 조종면의 회전 중심축을 구성하는 힌지(33)로 이루어져서,
   상기 고정날개와 상기 조종면의 회전 중심축 사이에는 복수 개의 오버행 구간이 형성되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 날개.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 지지부재는
   상기 제1 슬롯에 배치되어 상기 고정날개에 고정되는 제1 지지부(311), 그리고
   상기 고정날개의 외측으로 연장되어 상기 제2 슬롯에 배치되고, 내측에 상기 힌지가 결합되는 결합공이 형성되는 제2 지지부(313)를 포함하는 무인 비행체 날개.
5. 제4항에서,
   상기 힌지는, 접착수단에 의해 상기 조종면에 고정부착되는 양측 가장자리 부분인 제1 힌지부(331)와, 접착수단에 의해 부착되지 않는 가운데 부분인 제2 힌지부로 이루어지고,
   상기 제2 힌지부는 상기 결합공에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 날개.
6. 제1항에서,
   상기 지지부재 및 상기 힌지는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)소재로 형성되는 무인 비행체 날개.

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