KR101936196B1 - Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same - Google Patents

Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유체 흐름 방향의 변화에 따라 날개의 받음각이 자동으로 조절되어 항상 최적의 효율을 갖는 기준 받음각 상태를 유지하는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이며, 날개의 하방쪽 특정 지점에 날개 회전의 기준이 되는 회전축을 구비하고, 유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각이 기준 받음각에서 달라졌을 때, 날개가 상기 회전축을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각으로 자동으로 복귀하는 것이다.
본 발명은 위 구성으로 인해 날개의 받음각을 항상 최적 효율의 상태로 유지할 수 있기 때문에 공기력 활용의 효과가 매우 증대되고, 날개 또는 프로펠러를 이용하여 양력 또는 추력을 발생시켜서 작동하는 모든 장치에 적용이 가능하며 이들 장치의 효율이 상승되는 효과를 발휘한다.
The present invention provides an automatic angle-of-attack adjusting wing that maintains a reference angle of attack angle, which is automatically adjusted by automatically changing the angle of attack of the wing according to a change in fluid flow direction, The wing is automatically rotated about the rotation axis and automatically returned to the reference angle of attack when the angle of attack of the wing is changed at the reference angle of attack due to the change in the fluid flow direction.
The present invention can maintain the angle of attack of the wings at the optimum efficiency at all times due to the above configuration, so that the effect of aerodynamic force utilization is greatly increased and it can be applied to all devices that generate lift or thrust by using wings or propellers And the efficiency of these devices is increased.

Description

받음각 자동 조절 날개 및 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 항공기 및 선박{Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an aircraft and a vessel including an automatic angle-of-attack adjusting wing and an automatic angle-of-attack adjusting wing,

본 발명은 항공기/선박의 프로펠러/로터 및 풍력터빈 블레이드 등의 고정형 또는 회전형 날개에 관한 것이며, 구체적으로는 비행체 등의 운용조건에 따른 받음각이 공기력의 변화에 의해 자동으로 조절되는 받음각 자동 조절 날개에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixed or rotatable blade such as a propeller / rotor and a wind turbine blade of an aircraft / ship, and more particularly, .

유선형 날개는 적절한 범위 내의 받음각을 갖고 유체 속을 지날 때 높은 양항비(양력/항력 비율, lift-to-drag ratio)를 갖는 특성이 있다. 이때 날개의 받음각(angle of attack)이 적절한 범위 내에 있지 않으면 양향비 비율이 낮아져서 날개로서의 효율이 낮아진다. Streamlined wings are characterized by high lift-to-drag ratio when passing through a fluid with an acceptable angle of attack. At this time, if the angle of attack of the wing is not within the proper range, the ratio of the aspect ratio is lowered and the efficiency as a wing is lowered.

도 1은 비행체 날개에 작용하는 양력과 항력의 관계를 보여주는 그림으로서, 받음각의 변화에 따른 양력과 항력의 관계를 보여주고 있다. 대부분의 고정익 항공기의 경우에는 기체의 자세 제어를 통하여 주익의 받음각을 조절한다. 회전익 항공기의 경우에는 기체의 운용조건(상승/하강/전진/정지비행)에 따라 회전 날개의 받음각을 수시로 다양하게 변화시키기 위한 별도의 수단을 사용한다. 즉, 대표적인 회전익 항공기인 헬리콥터는 로터 시스템 내에 스와시 플레이트(swash plate)라는 복잡한 장치를 적용하여 매회전시마다 로터 블레이드(회전 날개)의 받음각을 조절하여 다양한 운용조건에 적합한 공력을 발생시킨다. FIG. 1 is a graph showing the relationship between lift and drag acting on a flight wing, showing the relationship between lift and drag according to the angle of attack. For most fixed wing aircraft, the angle of attack of the wing is controlled through the attitude control of the gas. In the case of a rotorcraft aircraft, a separate means is used to vary the angle of attack of the rotor at different times according to the operating conditions of the aircraft (up / down / forward / stop). That is, a typical helicopter, which is a typical helicopter, applies a complicated device such as a swash plate in the rotor system to generate an aerodynamic force suitable for various operating conditions by controlling the angle of attack of the rotor blades at each time of exhibition.

고정익 항공기의 추진 장치인 프로펠러나 대형 선박의 스크류 프로펠러의 경우에는 헬리콥터의 로터 시스템보다는 간단한 가변 피치(받음각과 유사한 의미) 프로펠러를 사용하는데, 운용조건에 따라 별도의 조작 장치를 사용하여 프로펠러 날개의 받음각을 조절하고 있다. 하지만 대부분의 소형 고정익 항공기나 선박의 추진 장치에는 고정 피치 프로펠러를 사용하고 있는데, 고속/저속의 운용조건에 따른 프로펠러 날개의 받음각을 능동적으로 변화시킬 수 없어 프로펠러 효율의 감소가 불가피하다. For the propeller of the fixed-wing aircraft or the screw propeller of the large ship, a simple variable pitch propeller (similar to the angle of attack) is used rather than a helicopter rotor system. Depending on the operating conditions, . However, most fixed-wing aircraft or propulsion systems in ships use fixed-pitch propellers, which can not actively change the angle of attack of the propeller blades due to operating conditions at high / low speeds, which inevitably leads to a reduction in propeller efficiency.

또한, 멀티콥터 내지 드론의 로터시스템은 많은 수의 회전 날개를 갖게 되는데, 대부분 드론의 상대적인 작은 크기와 로터시스템의 개수가 많아짐으로 인하여, 헬리콥터의 스와시 플레이트나 가변 피치 프로펠러 시스템을 적용하기 곤란하다. In addition, the multi-copter-to-dron rotor system has a large number of rotary blades. Due to the relatively small size of the drone and the large number of rotor systems, it is difficult to apply the swash plate of the helicopter or the variable pitch propeller system .

도 2에서는 기존의 항공기용 또는 선박용 가변 피치 조절 프로펠러의 예를 보여준다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이, 프로펠러(P)의 단면 중심에 회전 중심(C)을 갖고 있으며, 별도의 동력을 사용하는 피치 조절 장치를 사용하여 피치각을 인위적으로 조절하고 있다. 2 shows an example of a conventional controllable pitch adjustment propeller for an aircraft or a ship. As shown in the figure, the pitch angle is artificially adjusted by using a pitch adjusting device having a rotation center C at the center of the cross section of the propeller P and using a separate power.

결론적으로 날개의 받음각이 고정된 프로펠러를 사용하는 소형항공기/선박의 프로펠러 및 멀티콥터 드론의 로터/프로펠러 등은 다양한 운용조건에 따라 프로펠러의 받음각을 적절하게 조절할 수 없어 공력 효율 향상에 제한이 있는 상황이다.In conclusion, propeller of small aircraft / ship and rotor / propeller of multi-copter drone using propeller with fixed angle of attack of wings are not able to adjust propeller angle of attack properly according to various operating conditions, to be.

또한 가변 피치 프로펠러 등 별도의 장치를 사용하여 받음각을 조절하는 경우에도 인위적인 구동수단을 동원하여 적절한 받음각을 유지하도록 하거나 받음각을 변경시켜야 하는 문제점이 있고 자동으로 적절한 받음각을 계속하여 유지할 수 있는 기술은 없었다. In addition, there is a problem in that, when an angle of attack is adjusted by using a separate device such as a variable pitch propeller, there is a problem that an artificial driving means is used to maintain an appropriate angle of attack or to change the angle of attack and there is no technology that can automatically maintain an appropriate angle of attack .

날개에 작용하는 풍향이 변화하더라도 날개의 받음각이 자동으로 조절되어 항상 최적의 효율을 갖는 기준 받음각 상태를 유지하는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이다.And the angle of attack of the wing is automatically adjusted even when the wind direction acting on the wing changes, thereby maintaining the reference angle of attack angle with optimum efficiency at all times.

본 발명은 유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각이 기준 받음각 에서 달라졌을 때, 상기 날개가 회전축을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각으로 복귀하는 받음각 자동 조절 날개를 제공한다.The present invention provides an automatic angle-of-attack adjusting wing that automatically rotates about a rotation axis to return to a reference angle of attack when the angle of attack of the wing is changed at a reference angle of attack due to a change in fluid flow direction.

상기 회전축은 상기 날개의 하방쪽의 미리 정해진 지점에 구비된다.The rotary shaft is provided at a predetermined position on the lower side of the vane.

상기 회전축은, 날개가 받는 양력과 항력의 합 벡터인 공기력 벡터의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 존재한다. 이를 좀 더 엄밀하게 기술하면, 날개 자체의 중량이 매우 작아 날개에 작용하는 중력이 날개에 작용하는 공기력에 비하여 매우 작아 무시될 수 있는 경우에(대부분의 날개에 작용하는 공기력은 날개 자체의 중량보다는 매우 큼), 날개가 받는 양력과 항력의 합 벡터인 공기력 벡터의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 상기 회전축이 존재한다는 의미이다. 날개에 작용하는 중력의 크기까지 고려한다면 회전축의 위치는 날개가 받는 양력과 항력의 합 벡터인 공기력 벡터와 날개 자체의 중력 벡터와의 합력 벡터의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 존재하게 된다.The rotation axis is located at a point on the downward extension line of the air force vector which is a sum vector of the lift force and the drag force received by the wing. If we describe this more precisely, we can say that the weight of the wing itself is so small that the gravity acting on the wing is very small compared to the force acting on the wing and can be ignored (the air force acting on most wings is less than the weight of the wing itself It means that the rotation axis exists at a point on the downward extension line of the air force vector which is the sum of lift and drag received by the wing. Considering the magnitude of gravity acting on the wing, the position of the rotation axis is located at a point on the downward extension line of the resultant vector of the air force vector, which is the sum of the lift and drag force received by the wing, and the gravity vector of the wing itself.

상기 날개의 하방에 구비되어 상기 날개를 상기 회전축에 연결하는 연결부재와, 상기 회전축이 장착되는 베이스 플레이트를 더 포함한다.A connecting member provided below the vane and connecting the vane to the rotating shaft, and a base plate on which the rotating shaft is mounted.

상기 회전축을 상기 베이스 플레이트에 장착하는 베어링을 더 포함하되, 상기 베어링은 회전축 방향으로의 원심력에 의한 힘을 지지하는 스러스트 베어링을 포함한다.And a bearing for mounting the rotation shaft to the base plate, wherein the bearing includes a thrust bearing for supporting a force due to centrifugal force in the direction of the rotation axis.

상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며, 이들 날개 각각의 하방에서 회전 기준이 되는 상기 회전축은 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되되, 상기 두 개 이상의 회전축의 내측 단부가 고리로 서로 연결되어서 두 개 이상의 날개 회전에 따른 원심력을 상쇄시키게 한다.Wherein the wings are two or more wings arranged axially symmetrically on the base plate and the rotation axes, which are rotation references below the respective wings, are axisymmetrically arranged on the base plate, and the inner ends of the two or more rotation axes So that the centrifugal force due to the rotation of two or more wings is canceled.

회전 초기에 기준 받음각 각도로의 복귀를 원활하게 하기 위하여 상기 날개의 받음각 조절 범위를 제한하는 스토퍼를 더 구비할 수 있고, 상기 스토퍼는 스프링과 지지체로 이루어지고, 상기 스프링은 일단이 상기 베이스 플레이트에 고정되고 타단은 상기 지지체에 고정된 상태로 상기 지지체가 상기 연결부재의 측면을 지지하도록 탄성력을 가하도록 한다.The stopper may include a spring and a support, and the spring may be provided at one end of the base plate with respect to the base plate, And the other end is fixed to the support body so that the support body applies an elastic force to support the side surface of the connection member.

상기 지지체는 하단부가 상기 베이스 플레이트에 회동 가능하게 배치되고 타단부가 상기 연결부재의 측면을 지지하되, 비행 시동이 시작되면 상기 지지체의 타단부는 원심력에 의해서 상기 스프링의 탄성력을 이기고 상기 베이스 플레이트의 중심에서 바깥쪽으로 회동하여 상기 연결부재와 떨어지게 된다.Wherein the support has a lower end rotatably disposed on the base plate and the other end supporting a side surface of the connection member. When the start of flight is started, the other end of the support wins the elastic force of the spring by centrifugal force, And is pivoted outward from the center to be separated from the connecting member.

상기 지지체의 반경방향 내측에는 상기 지지체의 내측 회동을 제한하는 회동제한블럭이 더 구비될 수 있다.And a rotation restricting block for restricting the inner rotation of the support body may be further provided on the radially inner side of the support body.

상기 날개의 끝단부에 구비되어 상기 날개와 같이 회전하는 원통형 부재를 더 포함하고, 상기 원통형 부재에 상기 날개의 회전축이 구비된다.And a cylindrical member provided at an end of the vane and rotating as the vane, wherein the cylindrical member is provided with a rotation axis of the vane.

상기 날개의 끝단부에서 하방으로 연장되는 외측연장부를 더 포함하고, 상기 회전축은 상기 외측연장부의 하단부에 구비되어 상기 날개의 회전 중심이 되는 외측회전축(OS)일 수 있다.And an outer extension extending downward from an end of the vane. The rotation axis may be an outer rotation axis (OS) provided at a lower end of the outer extension and serving as a rotation center of the vane.

상기 날개의 내측 아래쪽에서 날개의 하방으로 연장되는 내측연장부와 상기 내측연장부의 하단에 구비되어 상기 날개의 받음각 조절 회전 중심이 되는 내측회전축을 더 포함하고, 상기 내측회전축은 상기 외측회전축과 날개 단면에 대하여 상대적으로 같은 높이에 위치하게 한다.Further comprising an inner extension extending downward from the inner side of the wing and an inner rotary shaft provided at the lower end of the inner extension to serve as an angle of adjustment of the angle of attack of the wing, To be at the same height relative to the other.

상기 날개는 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며, 상기 날개 각각의 상기 내측회전축은 축 대칭으로 배열되어 배치되되, 상기 내측회전축 각각의 내측 단부는 고리로 서로 연결되어서 두 개 이상의 날개 회전에 따른 원심력을 상쇄시키도록 한다.Wherein the wings are two or more wings arranged axially symmetrically, the inner rotation axes of each of the wings being arranged axially symmetrically, the inner ends of each of the inner rotation axes being connected to each other by a ring, The centrifugal force is canceled.

또한, 본 발명은, 상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며, 상기 베이스 플레이트의 중앙에 부착되며 상측에 자석을 구비하는 제2스토퍼;와 상기 날개의 내측에 구비되어, 상기 날개를 상기 베이스 플레이트에 회동 가능하게 고정하면서 상기 자석에 의한 자력을 받는 회동 부착부;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a stator comprising: a base plate having two or more blades arranged axially symmetrically on the base plate, a second stopper attached to a center of the base plate and having a magnet on an upper side thereof, And a rotation attaching portion that rotatably fixes the wing to the base plate and receives a magnetic force by the magnet.

상기 제2스토퍼는, 하단이 상기 베이스 플레이트에 고정된 수직부;와 상기 수직부의 상단에 형성되고, 양단에는 상기 자석이 구비되는 수평부;로 이루어진다.The second stopper includes a vertical part having a lower end fixed to the base plate and a horizontal part formed at an upper end of the vertical part and having the magnet at both ends thereof.

그리고, 상기 회동 부착부에 형성되는 홀;와 상기 홀에 삽입되고 양단은 베이스 플레이트에 견고하게 결합되는 고정고리;를 더 포함하고, 상기 고정고리의 직경은 상기 홀의 내경보다 작게 형성되어 상기 회동 부착부는 상기 고정고리에 결합된 상태에서 회동 동작이 가능하다.The fixing ring may include a hole formed in the rotation attachment portion and a fixing ring inserted into the hole and both ends thereof being firmly coupled to the base plate. The diameter of the fixing ring is formed to be smaller than the inner diameter of the hole, The part is rotatable in a state of being coupled to the fixing ring.

상기 스토퍼는 상기 자석에 대응되는 지점에 철편을 구비함으로써, 상기 날개의 회전이 느리거나 상기 날개가 정지한 상태에서 상기 자석과 상기 철편이 자력으로 부착되고, 상기 날개의 회전속도가 일정 속도 이상으로 회전하는 시점에서는 상기 자석과 상기 철편이 상기 날개의 원심력으로 분리되어 날개의 받음각이 자유롭게 조절되도록 한다.Wherein the stopper is provided with a steel piece at a position corresponding to the magnet so that the magnet and the iron piece are attached by magnetic force in a state where the rotation of the blade is slow or the blade is stopped, The magnet and the iron piece are separated by the centrifugal force of the wing so that the angle of attack of the wing can be freely adjusted.

본 발명은 또한 이들 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 항공기, 선박 또는 이들을 포함하는 수송기계류이거나 풍력발전기 등일 수 있다.The present invention may also be an aircraft, a vessel, or a transportation machine including these, including wind angle control wings, a wind power generator, and the like.

발명은 날개 단면 형상의 고유 특성에 따른 공기력 변화의 현상을 이용하여, 단지 회전축을 날개 하방에 설치함으로써 풍향의 변화에 따라 자연스럽게 기준 받음각 상태로 날개의 위치가 복귀하는 간단한 수단과 방법을 제공하고 있다. The present invention provides a simple means and a method for returning the position of a blade to a reference angle of attack naturally in accordance with a change of a wind direction by merely providing a rotary shaft under the blade using a phenomenon of a change in air force according to the inherent characteristic of a blade cross- .

본 발명으로 얻을 수 있는 효과로는 날개의 받음각을 항상 최적 효율의 상태로 유지할 수 있기 때문에 공기력 활용의 효과가 매우 증대된다.The effect obtained by the present invention can maintain the angle of attack of the wings at the optimum efficiency at all times, and therefore, the effect of utilizing the air force is greatly increased.

본 발명은 날개 또는 프로펠러를 이용하여 양력을 발생시켜서 작동하는 모든 장치에 적용이 가능하며 이들 장치의 효율이 상승되는 효과를 발휘한다.The present invention is applicable to all devices that operate by generating lift by using wings or propellers, and the efficiency of these devices is increased.

또한 날개에 돌풍이 불거나 하는 갑작스런 풍향의 변화가 있을 때에도 거의 일정한 양력을 나타내는 특성이 있어 수송기계류의 안정된 작동이 가능한 효과를 기대할 수 있다.In addition, when there is a sudden change in wind direction due to wind blowing on the wing, there is a characteristic that exhibits a substantially constant lift, so that a stable operation of the transportation machinery can be expected.

도 1은 비행체 날개에 작용하는 양력과 항력의 관계를 보여주는 그림이며,
도 2는 종래의 항공기용 또는 선박용 가변 피치 프로펠러의 구조이며,
도 3a는 비행기 날개에 작용하는 힘을 도식화한 그림이며,
도 3b는 비행기 날개에서 압력 중심의 위치와 받음각의 관계를 보여주며,
도 3c는 비행기 날개에서 받음각에 따른 공기력 벡터의 방향을 보여주며,
도 4a 내지 도 4c는 기준 받음각에서 받음각이 작아진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있으며,
도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주며.
도 6은 본 발명의 받음각 자동 조절 프로펠러의 회전축 위치의 모습이며,
도 7a 및 도 7b는 멀티콥터와 같은 회전익 날개에 본 발명의 개념을 적용한 모습이며, 도 7c는 도 7a의 베이스 플레이트의 A-A의 단면도이며,
도 8a 내지 도 8c는 스프링을 사용한 날개 스토퍼의 상세도이며,
도 9 내지 도 11은 양력에 의한 모멘트와 원심력에 의한 모멘트를 고려한 베어링 배치의 다양한 형태를 보여주며,
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 다른 실시예로서 프로펠러의 베어링 배치중 가장 간단한 형태로서 스토퍼로서 자석과 철편을 사용한 예를 보여주며,
도 13a 내지 도 13c는 도 12a 내지 도 12d의 실시예의 변경으로서 다른 형태의 스토퍼를 구비한 모습이며,
도 14a 및 도 14b는 회전 날개 끝단부 주위에 원통형 부재가 있는 경우 회전축의 모습이다.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between lift and drag acting on a flight wing,
Fig. 2 shows a structure of a conventional variable pitch propeller for an aircraft or a ship,
FIG. 3A is a diagram illustrating a force acting on an airplane wing,
3B shows the relationship between the position of the pressure center and the angle of attack in the airplane wing,
3C shows the direction of the air force vector according to the angle of attack in the airplane wing,
4A to 4C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is reduced at the reference angle of attack,
5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased at the reference angle of attack.
FIG. 6 is a view showing the position of the rotational axis of the angle-of-attack automatic adjustment propeller of the present invention,
FIGS. 7A and 7B are views showing the concept of the present invention applied to a rotor blade such as a multi-copter, FIG. 7C is a sectional view of AA of the base plate of FIG.
8A to 8C are detailed views of a wing stopper using a spring,
Figs. 9 to 11 show various forms of the bearing arrangement taking into account moment due to lift and moment due to centrifugal force,
12A to 12D illustrate an example of using a magnet and a steel piece as a stopper as the simplest form of a bearing arrangement of a propeller according to another embodiment of the present invention,
Figs. 13A to 13C are views showing another type of stopper as a modification of the embodiment of Figs. 12A to 12D,
FIGS. 14A and 14B are views of a rotating shaft when a cylindrical member is present around the end of the rotating blade. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a는 비행기 날개에 작용하는 힘을 도식화한 그림이다. 비행기 날개의 전면에는 바람이 날개를 향해 상대적으로 불어오게 되는데 이 상대적인 바람의 방향을 W로 표시하였다. 그리고, 날개의 코드선과 바람 방향이 이루는 각인 받음각(angle of attack)은 θ로 표기하였다.FIG. 3A is a diagram illustrating a force acting on an airplane wing. On the front of the airplane wing, the wind blows relative to the wing. The angle of attack between the wings' cords and the wind direction is denoted by θ.

그리고, 비행기 비행시에 바람 방향(W)에 수직한 방향으로 양력(L)이 발생하고, 바람 방향(W)에 평행한 방향의 항력(D)을 발생시킨다. 양력과 항력의 합 벡터가 공기력 벡터(V)가 되며 이 벡터의 시작점을 압력 중심(CP, Center of Pressure)이라 한다. The lift L is generated in the direction perpendicular to the wind direction W at the time of flight of the airplane and generates the drag force D in the direction parallel to the wind direction W. [ The sum of the lift and drag becomes the air force vector (V), and the starting point of this vector is called the center of pressure (CP).

그런데, 도 3b에서 도시된 바와 같이, 압력 중심(CP)은 받음각(θ)이 커지면 전방으로 이동하고, 받음각(θ)이 작아지면 후방으로 이동하는 경향이 있다. 즉, 도 3b에서 위쪽 그림에서 아래쪽 그림으로 내려갈수록 받음각이 커지고 있으며 압력 중심은 전방으로 이동하는 모습을 보이고 있다. 또는 도 3c에서 도시된 바와 같이, 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 이동은 거의 없지만, 공기력 벡터의 방향이 받음각이 커지면 전방을 향하고, 받음각이 작아지면 후방을 향하는 경향을 보이기도 한다.However, as shown in FIG. 3B, the pressure center CP tends to move forward when the angle of attack θ becomes larger, and to move backward when the angle of attack θ becomes smaller. That is, as shown in FIG. 3B, the angle of attack increases as descending from the upper figure to the lower figure, and the pressure center moves forward. As shown in FIG. 3C, although the center of the pressure center is hardly moved depending on the shape characteristics of the airfoil, the direction of the air force vector tends toward the front when the angle of attack increases and toward the rear when the angle of attack is small.

본 발명의 가장 큰 특징은 날개를 고정익 항공기 동체 또는 회전익 항공기 허브에 고정하지 않고, 날개를 공기력 벡터(V)의 날개 하방쪽 연장선 상의 임의의 한 지점을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 하여 비행체의 운용조건(날개에 대한 상대적인 풍향조건)에 따라 받음각이 공기력의 변화에 의하여 자동으로 조절되는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이다. 즉, 날개 하방쪽에 특정 위치를 기준으로 날개가 자유롭게 회전가능하게 하여 바람 방향이 변하더라도 받음각이 자동으로 조절되도록 한 것이다. 이하 도 8과 도 9에서 이를 설명한다.The most important feature of the present invention is that the wing can be freely rotated around any one point on the extension line of the air force vector (V) below the wing without fixing the wing to the fixed wing aircraft or the rotor wing aircraft hub, Wherein the angle of attack is automatically controlled by the change of the air force according to the wind direction (relative wind direction condition to the wing). That is, the wing is freely rotatable with respect to a specific position on the lower side of the wing so that the angle of attack is automatically adjusted even if the wind direction changes. This will be described in FIGS. 8 and 9 below.

도 4a 내지 도 4c는 기준 받음각에서 받음각이 작아진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있으며,4A to 4C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is reduced at the reference angle of attack,

도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있다.5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased at the reference angle of attack.

먼저, 도 4a를 보면, 비행체의 날개 또는 프로펠러 등에서 양항비(양력/항력 비율)가 가장 좋은, 즉 공력효율이 가장 우수한 받음각을 선정할 수 있다. 이를 풍향의 변화에 상관없이 지속적으로 유지하고 싶은 날개의 최적의 받음각 각도라고 하고 이것을 '기준 받음각(θ1)’으로 설정한다. 이때 공기력 벡터(V)의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 날개의 회전축(S)을 설정한다. Referring to FIG. 4A, it is possible to select an angle of attack having the best aerodynamic ratio (lift / drag ratio), ie, the aerodynamic efficiency, with the wing or the propeller of the aircraft. This is referred to as an optimum angle of attack angle of the wing that is desired to be maintained continuously regardless of the change in the wind direction and is set to be the reference angle of attack? 1. At this time, the rotation axis S of the wing is set at one point on the downward extension line of the air force vector (V).

본 발명의 원리를 회전익 항공기의 회전 날개에 적용하여 설명하면, 제자리 정지비행의 경우에는 설정된 기준 받음각에 의하여 가장 우수한 공력 효율을 갖게 된다(여기서 회전 날개에 의한 유도 흐름은 별도 고려 필요).The principle of the present invention is applied to a rotary wing of a rotary wing aircraft. In the case of a standing wing flight, the highest aerodynamic efficiency is obtained by the set reference wing angle (the induction flow by the rotary wing must be considered separately).

그리고, 특정 조건에서 비행체가 상승하던가 또는 하강하는 돌풍에 의하여 받음각이 작아지게 되면 압력중심(CP)의 위치가 후방으로 이동하게 된다(도 4b의 d1). 이것은 받음각이 작아지게 되면 압력중심이 후방으로 이동한다는 것으로 위 그림 도 3b를 통해서 설명한 바 있다. 또는 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 위치 변화는 거의 없으면서 공기력 벡터의 방향이 후방으로 향하기도 한다는 것으로 위 도 3c를 통해서 설명한 바 있다. 결과적으로, 날개의 회전축(S)에서 볼 때 공기력 벡터(V)의 방향이 후방으로 향하게 된다. 이러한 공기력의 변화를 회전축(S)을 기준으로 그림에서 시계 방향으로의 회전력를 가하게 되고 따라서 날개는 회전축(S)을 중심으로 후방(시계방향)으로 회전한다.In addition, when the angle of attack is reduced due to a rising or falling gust of the air vehicle under certain conditions, the position of the pressure center CP moves backward (d1 in FIG. 4B). This is because the center of pressure moves backward when the angle of attack becomes smaller. 3C that the direction of the air force vector is directed rearward with little change in the position of the pressure center depending on the shape characteristics of the airfoil. As a result, the direction of the air force vector V is directed rearward when viewed from the rotation axis S of the wing. The change of the air force is applied to the rotation axis S in the clockwise direction in the figure, and the blade rotates in the backward direction (clockwise direction) around the rotation axis S.

후방으로 회전하여 받음각이 처음의 기준 받음각(θ1)까지 오게 되면 공기력 벡터와 회전축과의 평형으로(회전축이 공기력 벡터의 하방쪽 연장선 상에 위치) 회전이 멈추고 높은 공력 효율의 기준 받음각(θ1)을 유지하게 된다(도 4c). 즉, 바람의 방향 변화로 받음각이 변화하더라도 회전축을 중심으로 날개가 회전함으로써 처음의 기준 받음각을 다시 회복하게 되는 것이다.When the angle of attack reaches the initial reference angle of attack (θ1), the rotation stops and the reference angle of attack (θ1), which is high aerodynamic efficiency, becomes equal to the balance between the air force vector and the rotation axis (Fig. 4C). That is, even if the angle of attack changes due to wind direction change, the wing rotates around the rotation axis, and the initial reference angle of attack is recovered again.

여기서 압력중심(CP)의 위치가 후방으로 이동하는 것은 대개 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리(separation)되기 전까지만 이므로 회전운동의 범위를 설정하거나 초기 위치로의 복귀를 위하여 날개 회전량을 적절히 제한할 필요가 있고 이를 위해 스토퍼를 설치할 수도 있는데, 이것은 후술하여 설명하도록 한다.Since the position of the pressure center CP moves backward only until the flow of air is separated from the upper surface of the wing, it is necessary to set the range of the rotational motion or appropriately limit the amount of the wing rotation for returning to the initial position And a stopper may be provided for this purpose, which will be described later.

도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있는데, 도 5a의 기준 받음각(θ1) 상태에서 비행체가 하강하던가 또는 상승하는 돌풍에 의하여 받음각이 커지게 되면, 압력중심(CP)의 위치가 전방으로 이동하며, 또한 공기력 벡터(V)의 방향이 전방으로 향하게 된다(도 5b의 d2). 또는 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 위치 변화는 거의 없으면서 공기력 벡터의 방향이 전방으로 향하기도 한다. 결과적으로, 이러한 공기력의 변화에 의하여 날개는 회전축을 중심으로 전방(반시계 방향)으로 회전한다. 여기서 압력중심(CP)의 위치가 전방으로 이동하는 현상은 날개 받음각이 대략 0도 이상인 상태에서 발생하므로 회전운동의 범위를 설정하거나 초기 위치로의 복귀를 위하여 스토퍼를 설치할 때 이를 고려할 필요가 있다(스토퍼는 후술함).5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased in the reference angle of attack. When the angle of attack is increased by the gust of wind or the rising wind in the reference angle of attack? 1 in FIG. 5A, The position of the pressure center CP is moved forward, and the direction of the air force vector V is directed forward (d2 in Fig. 5B). Alternatively, depending on the shape characteristics of the airfoil, the direction of the air force vector may be directed forward with little change in the position of the pressure center. As a result, due to such a change in the air force, the wing rotates forward (counterclockwise) about the rotation axis. Here, the movement of the position of the pressure center CP occurs in a state where the blade angle of attack is about 0 degrees or more, so it is necessary to set the range of the rotational motion or to take this into consideration when setting the stopper for returning to the initial position The stopper will be described later).

전방으로 회전하여 받음각이 처음의 기준 받음각 위치까지 오게 되면 공기력 벡터와 회전축과의 평형으로 회전이 멈추고 높은 공력 효율의 기준 받음각을 유지하게 된다(도 5c).When the angle of attack reaches the first reference angle of attack angle by rotating forward, the rotation stops at the equilibrium of the air force vector and the rotation axis, and the reference angle of attack with high aerodynamic efficiency is maintained (FIG. 5c).

도 6은 본 발명의 받음각 자동 조절 프로펠러의 회전축 위치의 예들이다. 공기력 벡터(V)의 하방쪽 연장선 상의 적절한 지점에 날개의 회전축(S)을 설정하는 것을 보여준다. 풍향의 변화에 따라 변화되는 공기력의 변화 정도와 받음각 조절을 방해하는 마찰력의 크기를 고려하여 회전운동이 원활하게 작동되는 회전축의 위치를 선정하여야 한다. 회전축을 날개로부터 너무 가깝게 설치하면, 공기력 방향의 변화가 크지 않아 받음각 자동 조절이 안 될 수도 있으므로 일정 정도 거리를 두고 적절한 위치에 선정하여야 한다.6 is a view showing examples of the position of the rotational axis of the angle-of-attack automatic adjustment propeller of the present invention. And sets the rotation axis S of the wing at an appropriate point on the downward extension line of the air force vector (V). It is necessary to select the position of the rotary shaft which operates the rotary motion smoothly considering the degree of change of the air force which changes according to the change of the wind direction and the magnitude of the frictional force which hinders the angle of attack. If the rotary shaft is installed too close to the wing, it may not be possible to automatically adjust the angle of attack because the change in the air force direction is not large.

[적용 예 I][Application Example I]

도 7a은 멀티콥터와 같은 회전익 날개에 본 발명의 개념을 적용한 예이다. 7A is an example in which the concept of the present invention is applied to a rotor blade such as a multi-copter.

도 7a을 보면, 날개(W)의 하방쪽에 날개의 받음각 조절용 회전축(S)이 위치하고, 상기 회전축(S)은 위에서 설명한 바와 같이 날개 단면에 작용하는 공기력 벡터의 하방쪽 연장선 상의 적절한 지점에 위치한다. 회전축(S)은 중앙 부위가 가장자리보다 높은 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는(도 7c 참조) 베이스 플레이트(B)에 베어링(S1, S2)에 의해 회전 자유롭게 구비된다. 여기서 베이스 플레이트(B)의 중앙 부위가 가장자리보다 높게 형성되는 것은 날개의 원심력에 의하여 날개가 앞전이나 뒤전 방향으로 넘어지는 힘이 유발되는 것을 상쇄시키기 위함이다. 즉, 베이스 플레이트(B)의 형상이 평평하여 베어링(S1, S2)의 높이가 원심력이 작용하는 날개의 무게중심의 높이보다 낮은 경우에는 원심력에 의하여 날개가 앞전이나 뒤전 방향으로 넘어지는 힘이 유발되기 때문에, 베이스 플레이트(B)의 가장자리를 낮춤으로써 원심력의 위치와 베어링(S1, S2)에서 발생하는 반력들의 합력의 높이를 같게 함으로써 날개가 앞전이나 뒤전 방향으로 넘어지지 않도록 하기 위함이다. 7A, a rotation axis S for adjusting the angle of attack of the wing is located below the wing W, and the rotation axis S is located at an appropriate point on the downward extension line of the air force vector acting on the wing cross section as described above . The rotary shaft S is rotatably supported by the bearings S1 and S2 on the base plate B (see FIG. 7C). Here, the central portion of the base plate B is formed to have a height higher than the edge thereof in order to offset the occurrence of a force that causes the wing to fall forward or backward due to the centrifugal force of the wing. That is, when the shape of the base plate B is flat and the heights of the bearings S1 and S2 are lower than the center of gravity of the wing to which the centrifugal force acts, centrifugal force causes the wing to fall in the forward direction or the backward direction The edges of the base plate B are lowered so as to equalize the positions of the centrifugal force and the resultant forces of the reaction forces generated in the bearings S1 and S2 so that the wing does not fall in the forward or backward direction.

날개(W)는 하방에 위치하는 날개 연장부재(10)에 의해 회전축(S)에 연결된다. 도 7a에는 편의상 날개(블레이드)를 우측에 하나만 도시하고 있으나, 헬리콥터와 같은 회전익 날개를 갖는 항공기에서는 그림의 베이스 플레이트(B)의 회전축을 기준으로 다수 개의 블레이드(날개)가 장착될 수 있다. 즉, 도 7a 그림의 우측 블레이드와 같은 장치가 대칭을 이루면서 다수 개 더 장착될 수 있으며, 그림에서는 설명의 편의상 블레이드를 하나만 도시한 것이다.The wing (W) is connected to the rotary shaft (S) by a wing extension member (10) located below. In FIG. 7A, only one blade is shown on the right side for convenience. However, in an aircraft having a rotor blade such as a helicopter, a plurality of blades (blades) may be mounted on the basis of the rotation axis of the illustrated base plate B. That is, a plurality of devices such as the right blade of FIG. 7A may be mounted symmetrically, and only one blade is illustrated for convenience of illustration.

날개(W)는 회전축(S)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있으므로, 미리 설정한 적절한 기준 받음각을 유지하고 있다가 특정 조건에서 받음각이 커지거나 작아지게 되면 위에서 설명한 원리에 의해서 최초의 기준 받음각으로 복귀하게 된다.Since the wing W can rotate freely around the rotation axis S, if the predetermined reference receiving angle is maintained to be a predetermined value and the angle of attack becomes larger or smaller under a specific condition, the wing W is returned to the first reference receiving angle .

또한, 본 발명에서는 날개의 회전량을 제한하기 위해 스토퍼를 더 구비할 수 있다. 여기서 설명하는 스토퍼는 날개 회전 정도를 제한하는 하나의 예일 뿐이며 설명하는 방식이 아닌 다양한 형태가 가능할 수 있다.Further, in the present invention, a stopper may be further provided to limit the amount of rotation of the wing. The stopper described here is only one example of limiting the degree of rotation of the wing, and various forms other than the described method may be possible.

도 7a에서는 회전식 스토퍼를 도시하고 있고, 도 7b에서는 제1고정식 스토퍼를 도시하고 있다. 회전식 스토퍼와 제1고정식 스토퍼는 날개의 회전 정도를 제한하는 스토퍼이다. 도 7c는 도 7a의 베이스 플레이트의 A-A의 단면도이다.Fig. 7A shows a rotary stopper, and Fig. 7B shows a first fixed stopper. The rotary stopper and the first fixed stopper are stoppers for limiting the degree of rotation of the wing. 7C is a cross-sectional view of the base plate of Fig. 7A taken along line A-A.

먼저 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 회전식 스토퍼에 대해 살펴본다. 회전식 스토퍼(20,30)는 스프링(20)과 지지체(30)로 구성된다. 스프링(20)은 일단이 베이스 플레이트에 고정되고 타단은 상기 지지체(30)에 고정된 상태로 상기 지지체(30)를 날개 연장부재(10)의 측면을 지지하게 된다. 상기 지지체(30)는 하단부가 베이스 플레이트(B)에 회동 가능하게 배치되고 타단부가 상기 날개 연장부재(10)를 지지하게 된다. 상기 회전식 스토퍼의 역할은 날개가 기준 받음각에 비해 너무 과도하게 회전한 상태로 정지하는 것을 방지하기 위함이다. 날개가 너무 과하게 회전한 상태에서 기준 받음각을 자동으로 찾아 복귀하는 동작이 어려울 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위함이다.First, a rotary stopper will be described with reference to FIGS. 8A to 8C. The rotary stoppers 20 and 30 are composed of a spring 20 and a support 30. The spring 20 supports the side surface of the wing extension member 10 with the support body 30 in a state where one end is fixed to the base plate and the other end is fixed to the support body 30. The lower end of the support body 30 is rotatably disposed on the base plate B and the other end thereof supports the wing extension member 10. The role of the rotary stopper is to prevent the blades from stopping with excessive rotation relative to the reference angle of attack. This is to prevent the operation of automatically finding and returning the reference angle of attack when the wing is overly rotated.

상기 회전식 스토퍼는 원심력에 의하여 작동되며, 비행체의 정지 상태에서는 지지체(30)를 스프링(20)이 당겨서 지지체(30)의 끝단부(35)가 날개 연장부재(10)의 측면을 지지하게 된다. 이로 인해 날개가 기준 받음각을 기준으로 과도하게 회전하여 정지하는 것을 방지할 수 있게 된다.The rotary stopper is operated by a centrifugal force and the spring 20 pulls the support body 30 to stop the end portion 35 of the support body 30 to support the side surface of the blade extension member 10 when the flight body is stopped. This makes it possible to prevent the wing from rotating excessively with reference to the reference angle of attack and stopping.

비행 시동이 시작되어 베이스 플레이트(B)가 회전을 시작하면 상기 회전식 스토퍼의 지지체(30)에 원심력이 작용하면 회전식 스토퍼의 스프링(20)의 탄성력을 이기고 베이스 플레이트의 중심에서 반경방향 외측으로 눕게 되어 날개 연장부재(10)와 지지체(30)가 떨어지게 됨으로써 날개는 받음각 조절 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 된다(도 8b). When the start of the flight starts and the base plate B starts to rotate, when centrifugal force acts on the support 30 of the rotary stopper, the spring 20 of the rotary stopper overcomes the elastic force of the spring 20 and lies radially outward from the center of the base plate As the blade extension member 10 and the support 30 are separated from each other, the blades can be rotated around the angle of rotation for adjusting the angle of attack (Fig. 8B).

그리고, 비행 종료 시점에서 회전 날개의 회전 속도가 낮아지면 원심력이 작아지게 되고 회전식 스토퍼 스프링의 복원력에 의하여 날개 옆에서 회전식 스토퍼가 일어서게 되는데, 이 경우에 받음각 조절 회전축을 중심으로 하는 날개의 회전 범위가 회전식 스토퍼에 의하여 제한받게 된다. When the rotation speed of the rotary blades is lowered at the end of the flight, the centrifugal force becomes smaller and the rotary stopper is raised by the restoring force of the rotary stopper spring. In this case, the rotation range of the blades It is restricted by a rotary stopper.

또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 추가적으로 상기 지지체(30)의 반경방향 내측에는 지지체의 내측 회동을 제한하는 회동제한블럭(38)이 더 구비할 수도 있다. 정지 시에 스프링 탄성력을 받아서 상기 지지체가 일어서게 되는데 이 회전 범위를 적절하게 유지하기 위함이다. Further, as shown in FIG. 8C, a rotation restricting block 38 may be further provided on the inner side in the radial direction of the support body 30 to limit the inner rotation of the support body. The spring is elastically received at the time of stopping to stand up the support, in order to keep the rotation range appropriately.

위와 같이 회전식 스토퍼를 사용하여 날개의 받음각 조절 회전 범위를 제한하는 이유는 정지 상태에서 날개의 회전을 시작할 때 정지 상태 받음각에서 기준 받음각 상태로의 받음각 조절 진행을 용이하게 하기 위함이다. 즉 적절한 받음각 범위를 벗어난 상태에서 회전을 시작하면 날개가 기준 받음각 상태로 진행할 수 없는 경우가 있기 때문이다. The reason for limiting the rotation angle of the wing angle by using the rotary stopper as described above is to facilitate the progress of the adjustment of the angle of attack from the stationary state receiving angle to the reference receiving angle state when the wing starts rotating in the stationary state. In other words, if the wing is not in the proper angle of attack, the wing may not advance to the reference angle of attack.

본 발명은 또한 회전식 스토퍼가 아니라, 도 7b에 도시된 제1고정식 스토퍼를 구비할 수도 있다.The present invention may also include the first fixed stopper shown in Fig. 7B, instead of the rotary stopper.

즉, 받음각 자동 조절 범위를 0도부터 날개 윗면에서 흐름 박리가 일어나지 않는 각도 정도만 하고자 하는 경우에는 받음각 조절 범위를 고정식 지지대로 하여도 가능하다는 점에 착안한 것이다.In other words, when the automatic angle of attack angle is to be set to an angle that prevents flow separation from the upper surface of the wing from 0 °, it is possible to set the angle of attack angle to be a fixed support.

또한, 상기 회전식 스토퍼에서는 스프링을 사용한 예를 들었는데, 이는 원심력에 의하여 지지대가 날개로부터 접촉 분리되어, 넓은 범위(0도부터 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리되는 받음각 각도 범위보다 더 넓은 범위)에서 자유롭게 받음각 조절이 되도록 하기 위함이다. 만일, 날개의 상승/하강 속도가 상대적으로 크지 않아서 날개의 받음각 조절 범위를 대략 0도에서 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리(separation)되기 전까지의 범위에서만 조절되어도 되는 경우에는 (받음각 조절이 일정 각도로 고정되는) 고정형 지지대로 스토퍼를 대체할 수 있다. 이하 도 7b에서 설명한다.In the above-described rotary stopper, a spring is used. This is because the support is separated from the blade by the centrifugal force and is freely movable in a wide range (a range wider than the angle of the angle of the angle from which the flow of air is separated from 0 degree) So that the angle of attack can be controlled. If the ascending / descending speed of the wing is not relatively large so that the adjustment angle of the wing angle can be adjusted only within a range from about 0 ° to the time when the air flow is separated from the upper surface of the wing The stopper can be replaced with a fixed support. 7B.

도 7b에 도시된 제1고정식 스토퍼(30')는 도 7a에서 도시된 회전식 스프링에서 스프링을 제거한 모습이다. 날개가 실제 운용되는 모습을 생각해 보면, 날개는 정지시에 주로 날개 뒷전쪽으로 넘어지게 되므로 뒷전쪽에 제1고정식 스토퍼를 배치하여 회전각을 제한하는 것이다.The first fixed stopper 30 'shown in FIG. 7B is a state in which the spring is removed from the rotary spring shown in FIG. 7A. When considering the actual operation of the wing, the wing will fall mainly toward the rear of the wing at the time of stop, so that the first fixed stopper is disposed on the rear side to limit the rotation angle.

즉, 본 발명의 제1고정식 스토퍼는 날개의 뒷전에 배치되어 날개 회전량이 일정 각도를 넘지 않도록 제한하는 것이다. 도 7b의 제1고정식 스토퍼(30')는 날개 회전에 따른 원심력에 의해 회동하여 눕게나 일어설 수 있는 모습으로 그려져 있다. 그러나, 제1고정식 스토퍼는 원심력에 의해 반드시 회동할 필요는 없으므로, 회동이 불가능하게 베이스 플레이트에 일체로 고정되어 구비되어도 될 것이다.That is, the first fixed stopper of the present invention is disposed at the rear of the blade to limit the blade rotation amount to not exceed a certain angle. The first stationary stopper 30 'shown in FIG. 7B is rotated by the centrifugal force generated by the rotation of the wing so as to be able to stand upright. However, since the first fixed stopper does not necessarily have to be rotated by centrifugal force, it may be integrally fixed to the base plate so as to be unable to rotate.

도 9에서는 도 7에서 설명한 날개의 회전축(S) 고정을 위해 베어링을 하나 더 추가한 모습을 도시하고 있다. 도 9에서 보는 바와 같이 2개의 베어링(S1,S2)은 양력과 양력/원심력에 의한 모멘트에 의한 마찰력을 감소하기 위한 베어링이고, 나머지 추가적인 베어링(S3)는 주로 원심력에 의한 마찰력을 감소하기 위한 베어링으로 스러스트 베어링인 것이 좋다.그림에서 오른쪽 화살표는 원심력을 나타내며 왼쪽 화살표는 베어링 반력을 나타낸다. 도시한 날개의 맞은 편에 있는 날개는 편의상 생략함.In FIG. 9, a further bearing is shown for fixing the rotation axis S of the wing described in FIG. As shown in FIG. 9, the two bearings S1 and S2 are bearings for reducing the frictional force due to lift and moment due to the lift / centrifugal force, and the remaining additional bearings S3 are bearings for reducing frictional force mainly by centrifugal force. In the figure, the right arrow indicates the centrifugal force and the left arrow indicates the bearing reaction force. The wings on the opposite side of the wings shown are omitted for convenience.

회전익의 경우에 양력에 비하여 원심력이 매우 크기 때문에 원심력에 대한 마찰 감소가 매우 중요하다. 도 10은 원심력에 대한 베어링(S3)을 사용하지 않도록 한 아이디어이다. 즉, 좌우측 날개의 회전축을 서로 연결함으로써 원심력에 대한 베어링을 제거한 것이다. 좌우측 회전축 연결은 약간의 회전운동이 가능한 고리(R1) 등의 연결부를 좌우측 날개 중앙에 설치하여 원심력을 서로 상쇄시키는 것이다. 상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며, 이들 날개 각각의 하방에서 회전 기준이 되는 회전축은 축 대칭으로 배열되어 배치된다. 그림에서는 편의상 두개의 날개만을 도시하고 있고, 오른쪽 날개에 작용하는 원심력과 베어링 반력만을 나타내고 있으며, 왼쪽 날개의 화살표는 생략하였다.Since the centrifugal force is much larger than the lift force in the case of the rotor blade, it is very important to reduce the friction against the centrifugal force. 10 is an idea of not using the bearing S3 for centrifugal force. That is, by connecting the rotary shafts of the right and left wings to each other, the bearing to the centrifugal force is removed. In the connection of the right and left rotary shafts, a connecting portion such as a ring R1 capable of slightly rotating motion is provided at the center of the left and right wings to cancel the centrifugal forces. The wings are two or more wings arranged axially symmetrically on the base plate, and the rotation axes, which are rotation standards below the wings, are arranged axially symmetrically. In the figure, only two wings are shown for convenience, only the centrifugal force acting on the right wing and the bearing reaction force are shown, and the left wing arrow is omitted.

도 11는 양력에 의한 모멘트와 원심력에 의한 모멘트가 서로 상쇄되는 경우에 베어링의 숫자를 더 줄일 수 있음을 보여주는 예이다. 즉, 도 7에서 날개의 회전축을 지지하는 베어링(S1,S2)은 내측 베어링(S1)과 외측 베어링(S2)으로 이루어지는데, 이중에서 외측 베어링(S2) 하나만을 남기고 다른 베어링을 없앤 형태이다. 여기서 남은 한 개의 베어링(S2)도 회전 운동의 범위가 과하지 않기 때문에 베어링 대신 고리(R2)를 사용하도록 한 것이다. 오른쪽 날개에 작용하는 원심력과 베어링 반력만을 나타내고 있으며, 왼쪽 날개의 화살표는 생략하였다. 11 is an example showing that the number of bearings can be further reduced when moment due to lift and moment due to centrifugal force cancel each other out. That is, in FIG. 7, the bearings S1 and S2 for supporting the rotation axis of the wing are formed of the inner bearing S1 and the outer bearing S2, in which only one outer bearing S2 is left and the other bearings are eliminated. The remaining one of the bearings (S2) does not exceed the range of rotational motion, so the ring (R2) is used instead of the bearing. Only the centrifugal force and the bearing reaction acting on the right wing are shown, and the arrows on the left wing are omitted.

도 12a는 공기력과 원심력에 의하여 자유롭게 날개의 변위가 발생할 수 있도록 모든 지지부의 베어링을 생략하고, 단지 날개의 내측 하방측 한 부분만 평평한 베이스 플레이트에 고리로 연결한 상태를 보여준다. 이 그림에서는 날개 회전 초기에 기준 받음각 상태로 쉽게 진행할 수 있도록 스토퍼로서 자석과 철편을 사용한 예를 보여주고 있다. 12A shows a state in which a bearing of all supports is omitted so that the wing can be freely displaced by an air force and a centrifugal force, and only one inner lower side of the wing is connected to a flat base plate by a loop. This figure shows an example of using magnets and iron pieces as a stopper so that it can easily proceed to the reference angle of attack at the beginning of wing rotation.

도 12b는 도 12a의 “A” 부분에 대한 확대도로서, 베이스 플레이트에 장착된 고리와 날개 연결부 하방에 구비된 곡선 단면 형상의 구멍과 체결되어 일정 각도 범위내에서 여러 방향으로 자유롭게 회전 가능한 것을 보여주는 확대도이며, 도 12a에서는 설명 편의를 위해 날개는 오른쪽 하나만을 도시하고 있다.12B is an enlarged view of the portion " A " in Fig. 12A. Fig. 12B is an enlarged view of the portion " A " In FIG. 12A, only one right side of the wing is shown for convenience of explanation.

본 실시예에서는 정지 상태에서 날개의 받음각을 소정의 각도 범위로 유지하기 위해서 자석 스토퍼를 사용하는데 (도 7에서 도시된 스프링 형태가 아니라) 자석을 구비한 지지체 및 날개 연결부에 부착된 철편으로 이루어진 스토퍼(이하, 제2스토퍼라 함)이다.In this embodiment, a magnet stopper is used to maintain the angle of attack of the wing at a predetermined angle range in a stationary state (not in the form of a spring as shown in Fig. 7), but a support having a magnet and a stopper (Hereinafter referred to as a second stopper).

상기 자석 스토퍼(50)는 수평부(51)와 수직부(52)로 이루어지고, 상기 수평부의 양단에는 자석(55)이 구비된다. 상기 수평부(51)의 대략 중심에서 하방으로 수직부(52)가 형성되고, 상기 수직부의 하단은 상기 베이스 플레이트(B)에 고정된다.The magnet stopper 50 includes a horizontal portion 51 and a vertical portion 52, and magnets 55 are provided at both ends of the horizontal portion. A vertical portion 52 is formed downward from the center of the horizontal portion 51 and a lower end of the vertical portion is fixed to the base plate B.

그리고, 상기 날개(W)의 내측에는 날개를 상기 베이스 플레이트(B)에 회동 가능하게 부착시키는 회동 부착부(60)가 형성된다. 상기 회동 부착부(60)는, 날개에 견고하게 부착되는 부착부상단(61)과 베이스 플레이트(B)에 회동 가능하게 부착되는 부착부하단(62)으로 이루어진다. 상기 회동 부착부는 상기 자석 스토퍼의 자석(55)에 자력으로 부착된다.A pivotally attaching portion 60 for pivotably attaching a wing to the base plate B is formed on the inner side of the wing W. [ The rotary attachment portion 60 is composed of an attachment floating edge 61 fixed to the blade and an attachment lower edge 62 rotatably attached to the base plate B. [ And the rotation attachment portion is magnetically attached to the magnet 55 of the magnet stopper.

부착부하단(62)에는 그 하부 일정 지점에 홀(63)이 형성되고, 상기 홀을 통해서 곡선형의 고정고리(65)가 통과하고, 상기 고정고리의 양단은 베이스 플레이트에 견고하게 결합된다. 상기 고정고리(65)의 곡선부의 직경은 상기 홀(63)의 단면의 곡선부 직경 보다 크게 형성되어 있어서 마찰이 작도록 형성한다. 즉, 홀 단면의 곡선부 직경이 고리 곡선부 직경보다 작아서 홀 내부에서 점 접촉이 발생함으로 인하여 마찰이 최소화되는 것이다. A hole 63 is formed at a lower portion of the lower end 62 of the attachment part and a curved fixing ring 65 passes through the hole and both ends of the fixing ring are firmly coupled to the base plate. The diameter of the curved portion of the fixing ring 65 is formed to be larger than the diameter of the curved portion of the end face of the hole 63, so that the friction is small. That is, since the diameter of the curved portion of the hole cross-section is smaller than the diameter of the curved portion of the ring, the point contact is generated within the hole, thereby minimizing the friction.

상기 부착부 하단은 상기 고정고리에 결합된 상태에서 어느 정도 간극이 있어서 회동 동작이 가능하다. 그리고, 상기 고정고리는 베이스 플레이트에 견고하게 결합되기 위해서 볼트(68)로 체결된다. 상기 부착부(60)에서 상기 자석(55)에 대응되는 지점은 철편을 구비하도록 함으로써 자석에 의한 자력으로 서로 결합하도록 함으로써 날개를 상기 자석 스토퍼(50)에 고정 시킬 수 있게 된다.The lower end of the attachment part has a certain gap in a state where it is coupled to the fixing ring, so that the rotation operation can be performed. And, the fixing ring is fastened with the bolt 68 to be firmly coupled to the base plate. The point corresponding to the magnet 55 in the attachment portion 60 is provided with iron pieces so that the wing can be fixed to the magnet stopper 50 by being coupled with each other by the magnetic force of the magnet.

즉, 상기 자석 스토퍼(50)가 상기 베이스 플레이트에 고정되고 상측 좌우측에서 자석을 구비하여 상기 철편과 자력으로 부착될 수 있도록 함으로써, 날개의 회전속도가 없어서 원심력이 없는 상태이거나 또는 회전속도가 작아서 원심력이 작은 상태인 경우(즉, 회전 시작 또는 회전이 끝나는 시점)에는 자석과 철편이 자력으로 부착됨으로 인하여 날개의 받음각을 기준 받음각 상태(또는 기준 받음각에 가까운 상태)로 유지하게 된다. 그리고, 날개의 회전속도가 일정 속도 이상으로 동작하는 시점에서는 자석과 철편이 날개에 작용하는 원심력으로 인해 서로 분리되어 날개의 받음각이 자유롭게 조절되는 것이다.In other words, since the magnet stopper 50 is fixed to the base plate and has a magnet at the upper left and right sides and can be attached to the iron piece with magnetic force, there is no centrifugal force due to the absence of the rotating speed of the blades, (I.e., at the start of rotation or at the end of rotation), the magnets and the iron pieces are magnetically attached to maintain the angle of attack of the wing at the reference angle of attack (or near the reference angle of attack). At the time when the rotational speed of the blades is operated at a predetermined speed or more, the magnets and the iron pieces are separated from each other due to the centrifugal force acting on the blades, and the angle of attack of the blades is freely adjusted.

도 12c와 도 12d는 자석과 철편을 사용한 자석 스토퍼의 작동을 보여주는 그림으로, 도 12c는 회전이 없거나 회전 초기 또는 말기에 회전 속도가 낮은 경우에 원심력의 크기가 작아서 중앙 지지대에 장착된 자석과 날개 연결부에 장착된 철편이 서로 부착되어 있음을 보여주고 있다. 자석과 철편이 부착된 위치는 날개의 기준 받음각 위치와 근접한 위치로서 회전이 시작되어 원심력에 의하여 자석과 철편이 분리되는 순간에 날개가 기준 받음각 상태로 쉽게 진행할 수 있는 위치여야 한다.12C is a diagram showing the operation of the magnet stopper using the magnet and the iron piece. Fig. 12C shows a case where the magnitude of the centrifugal force is small when there is no rotation or when the rotation speed is low at the beginning of rotation or at the end of rotation, And the iron pieces attached to the connection portions are attached to each other. The position where the magnet and the iron piece are attached is a position close to the standard angle of attack of the wing and should be a position where the wing can easily proceed to the reference angle of attack when the magnet starts to rotate and the iron piece is separated by the centrifugal force.

도 12d는 비행체의 운항을 위하여 날개의 회전속도가 충분히 증가한 시점에서, 비례하여 증가된 원심력에 의하여 자석과 철편이 분리된 것을 보여주고 있다. 분리된 상태에서 상대적으로 작게 작동하는 자력의 힘을 무시한다면 날개는 자유로운 상태에서 풍향의 방향에 따라 받음각 자동 조절 기능을 갖게 된다.FIG. 12D shows that magnets and iron pieces are separated by a centrifugal force proportional to the increase in the rotational speed of the wing for the flight of the airplane. If you ignore the force of the magnetic force that operates relatively small in the separated state, the wing will be able to automatically adjust the angle of attack according to the direction of the wind direction in the free state.

도 12a에서 자석과 철편은 원심력에 의하여 직각 방향(자석과 철편 사이가 열리는 방향)으로 부착 및 분리되는 경우를 보여주고 있으나, 이뿐만 아니라 원심력에 의하여 전단 방향(자석과 철편이 미끄러지는 방향)으로 부착 및 분리되는 경우도 가능하다. 즉, 회동 부착부(60)의 부착부상단(61)의 뒤전 쪽 측면에 철편을 부착하고, 이 철편에 부착이 되도록 자석 스토퍼(50)의 자석(55)의 부착 방향을 개비하면 원심력에 의하여 철편과 자석이 미끄러지면서 분리 또는 부착될 수 있다.In FIG. 12A, the magnets and the iron pieces are attached and separated in a perpendicular direction (direction in which the magnet and the iron piece are opened) by the centrifugal force. However, in addition to this, in the shear direction (direction in which the magnet and the iron piece slide) It is also possible to attach and separate. That is, by attaching iron pieces to the rear side of the attachment upper edge 61 of the pivot attachment portion 60 and changing the attachment direction of the magnets 55 of the magnet stopper 50 to be attached to the iron pieces, The iron piece and the magnet can be separated or attached while sliding.

또한 상기의 스토퍼에서는 자석을 사용한 예를 들었는데, 이는 자석에서 날개가 분리되어, 넓은 범위(0도부터 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리되는 받음각 각도 범위보다 더 넓은 범위)에서 자유롭게 받음각 조절이 되도록 하기 위함이다. 만일, 날개의 상승/하강 속도가 상대적으로 크지 않아서 날개의 받음각 조절 범위를 대략 0도에서 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리(separation)되기 전까지의 범위에서만 조절되어도 되는 경우에는 (받음각 조절이 일정 각도로 고정되는) 고정형 지지대로 스토퍼를 대체할 수 있다. 이하 도 13a내지 도 13c에서 설명한다.In addition, the above-mentioned stopper has been exemplified by using a magnet, which allows the wing to be separated from the magnet so that the angle of attack can be freely adjusted in a wide range (a range wider than the angle of the angle of attack at which the flow of air is separated from the wing- It is for this reason. If the ascending / descending speed of the wing is not relatively large so that the adjustment angle of the wing angle can be adjusted only within a range from about 0 ° to the time when the air flow is separated from the upper surface of the wing The stopper can be replaced with a fixed support. 13 (a) to 13 (c).

도 13a 내지 도 13c는 도 12a 내지 도 12d에서 설명한 자석 스토퍼를 대체할 수 있는 스토퍼를 설명한다. 자석을 이용한 스토퍼를 대신하여 2차원적인 스토퍼를 이용할 수 있다. 날개가 베이스 베이스에 고정되는 지점에서 반경방향 외측 및 날개의 후면 방향에 날개의 회동을 제한하기 위해서 제2고정식 스토퍼(60a, 60b)를 설치한 것이다. 상기 제2고정식 스토퍼(60a, 60b)의 존재로 인해 날개가 정지시에 지나치게 회동하는 것이 방지된다. 그리고, 날개가 정상적인 회전속도로 회전하는 경우에는, 날개가 원심력에 의하여 상하방향으로 균형 및 자세를 잡고, 앞뒤방향으로는 받음각 자동 조절 원리로 균형을 잡게 되는 것이다. 13A to 13C illustrate a stopper that can replace the magnet stopper described in Figs. 12A to 12D. A two-dimensional stopper can be used instead of a stopper using a magnet. The second fixed stoppers 60a and 60b are provided at the positions where the wings are fixed to the base base in the radial direction and in the rear direction of the wings so as to limit the rotation of the wings. The presence of the second fixed stoppers 60a and 60b prevents the wing from being excessively rotated at the time of stopping. When the wing rotates at a normal rotation speed, the wing balances and attains the up and down direction by the centrifugal force, and balances by the principle of automatic angle of attack angle in the front-back direction.

구체적으로, 본 실시예의 상기 제2고정식 스토퍼(60a, 60b)는 상기 회동 부착부(60)의 부착부하단(62)의 회동 범위를 제한하게 된다. 제2고정식 스토퍼(60a, 60b)는 원주방향 회동을 제한하는 원주방향 스토퍼(60a)와, 반경 방향 회동을 제한하는 반경방향 스토퍼(60b)로 이루어지고, 상기 원주방향 스토퍼(60a)와 반경방향 스토퍼(60b)는 일체로 형성될 수도 있고, 각각 별개의 부재로 형성될 수도 있고, 그 형상도 판재 형상이든 막대 형상이든 원형의 형상이든 모두 가능하다.Specifically, the second fixed stoppers (60a, 60b) of the present embodiment restrict the range of rotation of the lower end (62) of the attachment portion of the pivotal attachment portion (60). The second fixed stoppers 60a and 60b include a circumferential stopper 60a for restricting the circumferential rotation and a radial stopper 60b for restricting the radial rotation, The stopper 60b may be integrally formed, or may be formed as a separate member, and the shape of the stopper 60b may be a plate shape, a rod shape, or a circular shape.

상기 원주방향 스토퍼(60a)은 상기 부착부하단(62)의 후단부에 구비되어 부착부하단이 날개의 후단쪽으로 눕는 정도(회동 정도)를 제어하여 일정 각도이상 회동하지 못하게 제한하는 역할을 하며, 상기 반경방향 스토퍼(60b)로 상기 부착부하단(62)의 반경 방향 외측에 구비되어 상기 부착부하단이 외측 방향으로 눕는 정도(회동 정도)를 제어하여 일정 각도이상 회동하지 못하게 제한하는 역할을 한다.The circumferential direction stopper 60a is provided at the rear end of the lower portion 62 of the attachment portion to control the degree of the lower portion of the attachment portion lying on the rear end of the wing (degree of rotation) The radial stopper 60b is provided at a radially outer side of the lower end 62 of the attachment portion to control the extent (degree of rotation) of the lower end of the attachment portion to lie in the outward direction, .

도 13a에서는 우측 날개 하나만 도시하고 있으나, 왼쪽에도 동일한 대칭적인 구조의 날개가 있음은 당연하다.Although only one right wing is shown in FIG. 13A, it is natural that there are wings of the same symmetrical structure on the left side.

도 13b를 보면, 회전 시작 전(날개 정지상태), 베이스 플레이트의 반경 바깥쪽에 반경방향 스토퍼(60b)에 날개의 부착부하단(62)이 걸쳐져서 회전이 제한된 상태를 도시하고 있다. 그리고, 도 13c에서는 날개가 정상적으로 회전 상태를 도시한 것으로, 회전에 따른 날개에 원심력과 양력이 발생하여 상기 제2고정식 스토퍼에에 상기 부착부하단이 닿지 않고 날개가 적절한 받음각으로 회전하는 모습을 도시하고 있다.13B shows a state in which the lower end 62 of the attachment portion of the wing is extended to the radial stopper 60b outside the radius of the base plate before the start of rotation (the wing stopped state) to restrict the rotation. 13C shows a state in which the wing is normally rotated, in which a centrifugal force and a lift force are generated in the wing due to rotation, and the wing is rotated at a proper angle of attack without touching the lower end of the attachment portion to the second fixed stopper .

마찬가지로, 받음각 자동 조절을 위한 회전축의 기준 위치 선정도 중요한데, 받음각 조절 회전축의 위치를 날개의 앞전 및 뒤전 방향으로 약간씩 변경하여 조절해보면서 원하는 지점(예, 최적의 공력효율이 나오는 지점, 즉 기준 받음각 위치)을 실험적으로 결정할 수 있다.Similarly, it is also important to select the reference position of the rotation axis for the automatic angle of attack control. It is also important to adjust the position of the rotation angle of the rotation angle by slightly changing the position of the rotation angle of the rotation angle of the wing to the desired point (for example, The angle of attack angle) can be determined experimentally.

이상에서 기술한 바와 같이, 날개의 기준 받음각 위치로의 초기 진행을 원활하게 해주는 스토퍼는, 도 8a 내지 도 8c에서 기술한 스프링을 이용하거나 또는 도 12a 내지 도 12d에서 기술한 기술한 자석을 이용하는 방법과, 도 13a 내지 도 13c에서 기술한 ㄴ형 스토퍼를 이용하는 방법, 등 다양한 물리적 하중 부가 수단을 적용할 수 있으며, 스프링 및 지지대 또는 자석과 철편 등 스토퍼 구성 부품들의 설치 위치는, 설치 위치를 실험적으로 약간씩 조절해보면서 날개를 회전시켰을 때, 날개가 기준 받음각 위치로 원활하게 진행되는지를 점검한 후에 최종적으로 스토퍼 설치 위치를 결정할 수 있다. As described above, the stopper that smoothes the initial advancement of the blade to the reference angle of attack angle can be achieved by using the spring described in Figs. 8A to 8C, or by using the magnet described in Figs. 12A to 12D And a method using the b-type stopper described in Figs. 13A to 13C, and the mounting position of the stopper component parts such as the spring and the support, or the magnet and the iron piece can be set to be a little When the wing is rotated while adjusting it one by one, it is possible to finally determine the stopper mounting position after checking whether the wing smoothly advances to the reference receiving angle position.

받음각 자동 조절을 위한 회전축은 주로 날개 뿌리에 설치되지만, 도 14a 및 도 14b를 보면, 회전 날개 끝단부에 날개(W)와 같이 회전하는 원통형 부재(R)가 있는 경우에는 원통형 부재에도 회전축이 구비될 수 있다. 즉, 날개를 감싸는 원통형 부재(R)에 날개 회전축(SR)을 설치하고 날개는 이 회전축(SR)을 기준으로 회전하면서 기준 받음각을 찾아가게 하는 것이며, 기준 회전각을 찾아가는 원리는 위에서 설명한 바와 같다. 14A and 14B, when there is a cylindrical member R that rotates like a wing W at the end of a rotating blade, a rotating shaft is also provided on the cylindrical member. . That is, a wing rotation axis SR is installed on a cylindrical member R surrounding the wing, and the wing rotates about the rotation axis SR to find a reference angle of attack. The principle for finding the reference rotation angle is as described above .

즉, 도 14b를 참조해서 보면, 상기 회전 날개(W)의 끝단부에 외측연장부(W1)가 하향으로 연장되어 형성되고, 그 외측연장부의 단부에는 날개의 회전 중심이 되는 외측회전축(OS)이 구비되고, 상기 외측회전축은 상기 원통형 부재(R)에 회전 자유롭게 장착된다.14B, an outer extension W1 is formed to extend downward at an end of the rotary vane W, and an outer rotary shaft OS, which is a rotation center of the vane, is provided at an end of the outer extension. And the outer rotary shaft is rotatably mounted on the cylindrical member R. [

또한, 날개(W)의 내측 아래쪽에는 내측연장부(W2)가 더 구비되고, 상기 날개의 내측연장부(W2)의 하단에는 날개 회전의 중심인 내측회전축(IS)이 배치된다. 상기 내측회전축(IS)과 상기 외측회전축(OS)은 같은 높이에 형성되고, 상기 내측회전축(IS)은 베이스 플레이트(B)에서 회전 자유롭게 장착된다.An inner extension W2 is further provided on the inner lower side of the blade W and an inner rotation axis IS which is the center of the blade rotation is disposed on the lower end of the inner extension W2 of the blade. The inner rotation axis IS and the outer rotation axis OS are formed at the same height and the inner rotation axis IS is rotatably mounted on the base plate B.

그 외, 내측회전축을 베이스 플레이트에 장착하는 원리는 위에서 설명한 바와 동일하므로 중복 설명을 피하기 위해서 생략한다.In addition, the principle of mounting the inner rotary shaft on the base plate is the same as that described above, and thus is omitted in order to avoid redundant description.

위에서 설명한 다양한 실시예들은 멀티콥터에서 날개의 받음각이 기준 받음각으로 자동으로 조절되는 장치를 구현하기 위한 예들이며, 이외 다양한 장치로의 구현이 가능하다. The various embodiments described above are examples for implementing a device in which the angle of attack of a wing is automatically adjusted to a reference angle of attack in a multi-copter, and various devices can be implemented.

[적용 예 II][Application Example II]

본 발명은 고정익 항공기의 프로펠러뿐만 아니라 선박 스크류 프로펠러의 경우에도 위 개념을 응용하여 본 발명의 구현이 가능하다. 기존의 가변피치 스크류 프로펠러와 스크류에서도 피치 조절 회전축의 위치를 날개의 아래쪽으로 이동하면 본 발명의 위 설명에서와 동일한 받음각 자동조절 기능을 부여할 수 있다. 즉, 피치 조절을 위한 회전축을 날개의 아랫면으로 이동하여 기준 받음각을 자동 조절할 수 있도록 한 것이다. The present invention can be applied to not only a propeller of a fixed wing aircraft but also a ship screw propeller, by implementing the above concept. In the conventional variable pitch screw propeller and screw, when the position of the pitch adjusting rotary shaft is moved to the lower side of the wing, the same function as the above-described explanation of the present invention can be provided. In other words, the reference axis can be automatically adjusted by moving the rotation axis for adjusting the pitch to the underside of the wing.

이 경우에도 앞의 [적용 예 I]에서와 같이 원심력을 상쇄시키고 유압에 의한 마찰력을 감소하기 위한 베어링을 적절하게 사용하고 초기 받음각 상태를 적절한 각도로 유지하기 위한 스토퍼를 사용하여 본 발명의 구현이 가능하다.In this case as well, the use of a stopper for canceling the centrifugal force and appropriately using a bearing to reduce the frictional force by the hydraulic pressure and maintaining the initial angle of attack angle at an appropriate angle as in the previous [Application Example I] It is possible.

[적용 예 III][Application Example III]

또한, 본 발명의 원리는 풍력 터빈 블레이드에도 활용이 가능하다. 풍속과 풍력 터빈 블레이드의 회전 속도에 따른 풍향의 변화에 대하여 양항비(양력/항력 비율)가 최적인 받음각 상태로 날개의 위치가 자동 조절되게 함으로써 작은 바람에도 큰 양력이 발생하여 풍속에 대한 작동 범위가 넓어지는 등 본 발명의 개념을 적용하여 공기력 활용 효율의 향상이 가능하다. 특히 피치 제어 블레이드를 적용하지 않는 소형 풍력 발전기에서 초기 기동 풍속을 낮출 수 있다. 이때도 원심력을 이용한 스토퍼를 사용하여 초기 받음각을 조절함으로써 초기 기동 풍속을 낮출 수 있다. The principles of the present invention are also applicable to wind turbine blades. Wind speed and wind turbine By changing the wind direction according to the rotation speed of the blade, the position of the wing is automatically adjusted to the attitude angle which is the optimal angle ratio (lift / drag ratio), so that large lift occurs even in small wind, The air utilization efficiency can be improved by applying the concept of the present invention. Especially, a small wind turbine without a pitch control blade can lower the initial starting wind speed. At this time, the initial maneuvering speed can be lowered by adjusting the initial angle of attack using a centrifugal stopper.

[적용 예 IV][Application Example IV]

본 발명의 개념은 고정익 항공기의 주날개에도 적용할 수 있다. 대부분의 고정익 항공기는 꼬리날개의 조종면 각도 조정을 통하여 발생하는 꼬리 날개의 양력 변화를 이용하여 동체 전체의 자세를 변경하고 이를 통하여 주날개의 받음각을 조절하지만, 돌풍 등의 풍향 변화에 대하여 주날개의 양항비를 항상 최적으로 자동 조절하고 싶은 특수한 목적의 고정익 비행체의 경우에는 본 발명의 원리를 적용할 수 있다.The concept of the present invention is also applicable to the main wing of fixed wing aircraft. Most fixed wing aircraft change the attitude of the whole body by changing the lift of the tail wing, which occurs through adjusting the angle of the control surface of the tail wing, and adjusts the angle of attack of the main wing through it. The principle of the present invention can be applied to a special purpose fixed-wing aircraft which always desires to optimally control the port ratio automatically.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (20)

유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각 각도가 기준 받음각 위치에서 달라졌을 때, 상기 날개가 회전축(S)을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각의 각도로 복귀하는 날개로서,
상기 회전축은, 상기 날개가 받는 양력과 항력의 합 벡터인 공기력 벡터와 상기 날개 자체의 중력 벡터 및 상기 날개에 작용하는 원심력 벡터의 합력 벡터의 하방쪽 연장선상의 한 지점에 존재하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The wing automatically rotates around the rotation axis S to return to an angle of the reference angle of attack when the angle of attack angle of the wing is changed at the reference angle of attack angle due to the change of the fluid flow direction,
Wherein the rotation axis is located at a point on an extension line of a lower side of a resultant vector of a centrifugal force vector acting on the wing itself and a gravity vector of the wing itself and an air force vector which is a sum vector of drag force and drag force received by the wing Self-adjusting wings.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 날개의 아래쪽에는 날개 연장부재(10)가 구비되고,
상기 날개 연장부재(10)의 하단에는 날개 회전의 중심인 회전축(S)이 구비되고,
상기 회전축은 베이스 플레이트(B)에 회전 자유롭게 장착되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 1,
Below the wings, a wing extension member 10 is provided,
The lower end of the wing extension member 10 is provided with a rotation axis S which is the center of wing rotation,
And the rotation axis is rotatably mounted on the base plate (B).
제4항에 있어서,
상기 회전축을 상기 베이스 플레이트에 장착하기 위한 베어링(S1,S2)을 구비하되,
상기 베어링은 회전축 방향의 힘을 지지하는 스러스트 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
5. The method of claim 4,
And bearings (S1, S2) for mounting the rotation shaft on the base plate,
Wherein the bearing further comprises a thrust bearing for supporting a force in a rotational axis direction.
제4항에 있어서,
상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며,
이들 날개 각각의 하방에서 회전 기준이 되는 회전축은 축 대칭으로 배열되어 배치되되,
상기 대칭으로 배열된 두 개 이상의 회전축은 내측 단부가 고리로 서로 연결되어서, 대칭으로 배열된 상기 두 개 이상의 날개의 회전에 따른 원심력을 서로 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
5. The method of claim 4,
Wherein the vanes are two or more vanes arranged axially symmetrically on the base plate,
The rotating shafts, which are rotation references below the respective wings, are arranged axially symmetrically,
Wherein the symmetrically arranged two or more rotation shafts are connected at their inner ends to each other by a ring so that centrifugal forces due to the rotation of the two or more symmetrically arranged blades are offset from each other.
제4항 또는 제6항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 고정 장착되어 받음각 조절을 위한 상기 날개의 회전범위를 제한하는 제1고정식 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 4 or 6,
Further comprising a first fixed stopper fixedly mounted on the base plate to limit the rotation range of the wing for adjusting the angle of attack.
제4항 또는 제6항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 회전 가능하게 장착되어 받음각 조절을 위한 상기 날개의 회전범위를 제한하는 회전식 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 4 or 6,
Further comprising a rotatable stopper rotatably mounted on the base plate for limiting a rotation range of the wing for adjusting the angle of attack.
제8항에 있어서,
상기 회전식 스토퍼는 스프링과 지지체로 이루어지고,
상기 스프링은 일단이 상기 베이스 플레이트에 고정되고 타단은 상기 지지체에 고정된 상태로 상기 지지체가 상기 날개 연장부재의 측면을 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
9. The method of claim 8,
Wherein the rotary stopper comprises a spring and a support,
Wherein the spring supports the side of the wing extension member with one end fixed to the base plate and the other end fixed to the support.
제9항에 있어서,
상기 지지체는 하단부가 상기 베이스 플레이트에 회동 가능하게 배치되고 타단부가 상기 날개 연장부재의 측면을 지지하되,
비행 시동이 시작되면 상기 지지체의 타단부는 원심력에 의해서 상기 스프링의 탄성력을 이기고 상기 베이스 플레이트의 중심에서 반경방향 외측으로 회동하여 상기 날개 연장부재와 떨어지게 되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
10. The method of claim 9,
Wherein the support has a lower end rotatably disposed on the base plate and the other end supporting a side surface of the blade extension member,
Wherein when the start of the flight is started, the other end of the support rotates outwardly in the radial direction from the center of the base plate to overcome the elastic force of the spring due to the centrifugal force to be separated from the wing extension member.
제9항에 있어서,
상기 지지체의 반경방향 내측에는 상기 지지체의 내측 회동을 제한하는 회동제한블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
10. The method of claim 9,
Further comprising a rotation restricting block on the inner side of the support in a radial direction, for restricting the inner rotation of the support body.
제4항에 있어서,
상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며,
상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 회동 가능하게 고정되고, 상기 날개를 지지하는 제2고정식 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
5. The method of claim 4,
Wherein the vanes are two or more vanes arranged axially symmetrically on the base plate,
Wherein the wing further comprises a second stationary stopper rotatably fixed to the base plate and supporting the wing.
제12항에 있어서, 제2고정식 스토퍼는,
날개의 원주방향 회동을 제한하는 원주방향 스토퍼와, 날개의 반경 방향 회동을 제한하는 반경방향 스토퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
13. The apparatus according to claim 12, wherein the second fixed stopper
A circumferential stopper for restricting the circumferential rotation of the wing, and a radial stopper for restricting the radial rotation of the wing.
제13항에 있어서,
상기 원주방향 스토퍼와 반경방향 스토퍼는 일체로 형성되거나 또는 각각 별개의 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
14. The method of claim 13,
Wherein the circumferential stopper and the radial stopper are integrally formed or each is formed as a separate member.
제4항에 있어서,
상기 날개는 상기 베이스 플레이트에 축 대칭으로 배열되는 두 개 이상의 날개이며,
상기 베이스 플레이트의 중앙에 부착되며 상측에 자석을 구비하는 자석 스토퍼;와
상기 날개의 내측에 구비되어 상기 날개를 상기 베이스 플레이트에 회동 가능하게 고정하면서, 상기 자석에 의한 자력을 받는 회동 부착부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
5. The method of claim 4,
Wherein the vanes are two or more vanes arranged axially symmetrically on the base plate,
A magnet stopper attached to the center of the base plate and having a magnet on its upper side;
Further comprising: a rotation attachment portion provided inside the wing and rotatably fixing the wing to the base plate, and receiving a magnetic force by the magnet.
제15항에 있어서, 상기 자석 스토퍼는,
하단이 상기 베이스 플레이트에 고정된 수직부;와
상기 수직부의 상단에 형성되고, 양단에는 상기 자석이 구비되는 수평부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
16. The magnetron according to claim 15,
A vertical part having a lower end fixed to the base plate;
And a horizontal portion formed at the upper end of the vertical portion and having the magnets at both ends thereof.
제16항에 있어서,
상기 스토퍼는 상기 자석에 대응되는 지점에 철편을 구비함으로써,
상기 날개의 회전이 느리거나 상기 날개가 정지한 상태에서 상기 자석과 상기 철편이 자력으로 부착되고, 상기 날개의 회전속도가 일정 속도 이상으로 회전하는 시점에서는 상기 자석과 상기 철편이 상기 날개의 원심력으로 분리되어 날개의 받음각이 자유롭게 조절되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
17. The method of claim 16,
Wherein the stopper includes a steel piece at a position corresponding to the magnet,
The magnet and the iron piece are attached by magnetic force in a state where the rotation of the wing is slow or the wing is stopped and when the rotation speed of the wing is rotated at a predetermined speed or more, And the angle of attack of the wing is freely adjusted.
제15항에 있어서,
상기 회동 부착부에 형성되는 홀;과
상기 홀에 삽입되고 베이스 플레이트에 견고하게 결합되는 고정고리;를 더 포함하고,
상기 고정고리의 곡선부의 직경은 상기 홀의 단면의 곡선부 직경 보다 크게 형성되고,
상기 회동 부착부는 상기 고정고리에 결합된 상태에서 회동 동작이 가능한 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
16. The method of claim 15,
A hole formed in the rotation attachment portion;
And a fixing ring inserted into the hole and firmly coupled to the base plate,
The diameter of the curved portion of the fixing ring is formed to be larger than the diameter of the curved portion of the cross section of the hole,
Wherein the pivot attachment portion is rotatable in a state where the pivot attachment portion is coupled to the fixed ring.
제1항에 기재된 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 항공기.An aircraft comprising the angle of attack automatic adjustment wing as set forth in claim 1. 제1항에 기재된 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 선박.A ship comprising the angle of attack automatic adjustment wing according to claim 1.
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