KR102029789B1 - 개선된 구속 조립체를 구비한 호버링가능한 항공기용 로터 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 부재(8); 제1 부재(8)에 장착되어 축(A)를 중심으로 회전하는 제2 부재(20); 및 제1 부재(8)와 제2 부재(20)를 연결하여 축(A)를 중심으로 제1 부재(8)에 대한 제2 부재(20)의 회전을 방지하는 연결 수단(39)을 포함하며, 상기 연결 수단(39)은 제1 부재(20)로부터 바깥쪽으로 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장된 고정 암(41); 및 제2 부재(8)로부터 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장되며, 고정 암(41)과 슬라이딩 방식으로 맞물리게 되는 관통 개구(43)를 구비한 회전저지 브라켓(42)을 포함하는 것인 항공기(1)용 로터 조립체에 관한 것이다.

Description

개선된 구속 조립체를 구비한 호버링가능한 항공기용 로터 조립체{ROTOR ASSEMBLY FOR AN AIRCRAFT CAPABLE OF HOVERING AND EQUIPPED WITH AN IMPROVED CONSTRAINT ASSEMBLY}

본 발명은 개선된 구속 조립체(constraint assembly)를 구비한, 헬리콥터 또는 전환식 비행기와 같은 호버링(hovering; 공중 정지) 가능한 항공기용 로터 조립체에 관한 것이다.

하기 상세한 설명 및 첨부된 도면은 순전히 비제한적 일례로서 헬리콥터 로터 조립체를 제시하고 있다.

도 8은 도면부호 100에 의해 전체가 지시되고, 간명성을 위해 부품들이 제거된 상태의 공지의 헬리콥터 로터 조립체의 일 부분을 도시한 것이다.

공지의 헬리콥터 로터 조립체, 구체적으로 로터 조립체 (100)에서, 주기적이고 집합적인 상하요동(pitch)은 일반적으로 두 개의 동심 고리 (102, 103)를 포함하는 진동-플레이트 제어장치 (101)에 의해 제어된다. 중심축(A)에 대하여 방사상으로 최외각에 있는 고리인 외부 고리 (102)는 회전하는 동안 내부 고리(103)에 의해 베어링(104)에 지지되고, 구동 샤프트 (105)에 각이 지게 연결되어서 각각의 블레이드 (도 8에는 미도시)에 편심적으로 힌지연결된 다수의 피치-변경 로드(107)를 회전시킨다.

내부 고리(103)는 실질적으로 슬리브-유사 이동 부재(110)에 동축상으로 부착되고, 상기 슬리브-유사 이동 부재(110)는 고정된 파일론(pylon)(108)에 장착되어 축방향으로 미끄러지며 구동 샤프트(105)는 상기 파일론(108)을 통과하여 축방향-고정된 채 회전하는 방식으로 신장한다.

이동 부재(110)는 내부 고리(103)에 있는 구형의 시트(112)와 결속되는 구형상의 환상의 외부 표면(111)에 의해 감싸지고, 내부 고리(103)는 일반적으로 이동 부재(110)의 구형상의 환상의 외부 표면(111)에 각이 지게 결속되어 외부 표면(111)의 중심 주위에서 이동 부재(110)에 대하여 어느 방향으로든 진동한다.

또한, 제어 장치(101)는 구동 샤프트(105) 주위로 동일 간격으로 이격되어 구동 샤프트에 실질적으로 평행하게 신장되는 다수의 유압식 액추에이터(113)를 포함하고, 상기 액추에이터(113)는 내부 고리(103)에 추진력을 가하여 내부 고리(103), 외부 고리(102), 및 이동 부재(110)를 파일론(108)에 대하여 축방향으로 함께 이동시키고, 구동 샤프트(105)의 축(A)에 대략 수직으로 축 주위에서 내부 고리(103) 및 외부 고리(102)를 이동 부재(110)에 대하여 진동시킨다.

이동 부재(110)는 컴퍼스 모양의 연결 장치(114)에 의해 파일론(108)에 연결됨으로써, 이동 부재(110)가 파일론(108)에 대하여 축(A) 주위로 회전하는 것이 방지된다.

보다 구체적으로, 연결 장치(114)는 파일론(108)으로부터 바깥방향으로 돌출된 받침대(116); 상기 받침대(116)에 일단부가 힌지연결된 제1 연결 로드(117); 그리고 이동 부재(110)에 일단부가 힌지연결되고 받침대(116)에 연결된 연결로드(117)의 단부의 반대편 단부에 타단부가 연결되는 제2 연결 로드(119)를 실질적으로 포함한다.

연결 장치(114), 파일론(108), 및 이동 부재(110)는 함께 헬리콥터 로터 조립체(100)의 구속 조립체(140)를 형성한다.

공지된 헬리콥터 컴퍼스 연결 장치들에 대한 다른 예들은 EP-A-1031509 및 FR 2,771,708에 기술되어 있다.

기능적으로 유용하긴 해도, 상기 도면부호 114와 같은 컴퍼스 연결 장치는 매우 복잡하고(세 개의 힌지연결된 부분을 포함함), 상대적으로 무겁고 비싸며, 사용시 제1 연결 로드(117)와 제2 연결 로드(119) 사이를 점차 느슨해지게 만드는 교번 하중(alternating loads)을 받게 되므로 지속적인 윤활과 점검을 필요로 한다.

나아가, 항공기 디자인 반복 규정을 따르기 위해, 이러한 연결 장치들의 수는 두 배가 되어야 하므로 상기 단점을 더욱 악화시킨다.

본 발명의 목적은 공지된 로터 조립체에서 전형적으로 나타나는 상기 단점들을 제거하도록 구성되고, 저렴하고 신뢰할 수 있으며 가볍우면서, 상기 기술된 공지된 구속 조립체 보다 더 적은 수의 부품을 적용한 구속 조립체를 포함하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 청구항 제1항에서 청구된 바와 같은 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 비제한적 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 예시적으로 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명의 개시 내용에 따른 헬리콥터의 사시도를 도시하며;
도 2는 도1의 헬리콥터의 로터 조립체 및 구속 조립체의 확대 사시도를 도시하며;
도 3은 간명성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 도 2의 로터 조립체 및 구속 조립체의 확대된 종축 단면도를 도시하며;
도 4는 간명성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 본 발명에 따른 구속 조립체의 확대 사시도를 도시하며;
도 5는 도 4의 구속 조립체를 상세하게 도시한 확대 사시도를 도시하며;
도 6은 도 5에 도시된 상세한 구속 조립체의 분해 사시도를 나타내며;
도 7은 도 3의 일부를 상세하게 확대한 도면이며;
도 8은 간명성을 위해 부품들이 제거된 상태의 공지의 헬리콥터 로터 조립체 및 구속 조립체를 도 3에서와 같이 종축 단면도로 도시한 것이다.

도 1에서 도면부호 "1"은 호버링 가능한 항공기, 도시된 예에서는 헬리콥터를 전체적으로 지시하고 있다.

헬리콥터(1)은 기본적으로 동체(2); 동체(2) 상부(top)에 장착되어 회전하면서 헬리콥터(1)를 전체적으로 지탱하는 메인 로터(3); 및 동체(2)의 후단에 장착되어 메인 로터(3)의 평면과 엇갈린 평면에서 회전하면서 로터(3)에 의해 동체(2)에 발생하는 토크를 저지하는 테일 로터(4)를 포함한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 로터(3)은 기본적으로, 축(A)를 중심으로 한 구동 샤프트(5), 및 상기 구동 샤프트(5)의 상단부에 공지의 방식으로 연결된 다수의 블레이드(6)를 포함하며, 공지의 방식으로 동체(2)에 고정된 고정 하우징 또는 파일론(8)의 상부로부터 돌출된다. 보다 구체적으로, 구동 샤프트(5)는 베어링(미도시)에 의해 하우징(8) 내부에서 지지되어 축(A)를 중심으로 회전하며, 대략 수직으로 신장하고, 하우징(8) 내의 단부 개구를 통해 바깥쪽으로 돌출된다.

로터(3) 및 하우징(8)은 본 발명의 교시에 따라 함께 로터 조립체(10)를 형성한다.

하우징(8)은 축(A)를 중심으로 한 대체적으로 종 모양(bell-shaped)이며, 구동 샤프트(5)의 바닥 단부에 연결된 출력 부재(output member)를 구비한 모터 감속기 조립체(미도시)를 공지된 방식으로 수용한다.

특히 도 2, 도 3, 및 도 7을 참조하면, 하우징(8)은 도면부호 "11"에 의해 전체적으로 지시된, 공지된 방식으로 로터(3)의 블레이드(6)에 연결된 주기적이고 집합적인 상하요동(pitch) 제어 장치를 바깥쪽에 장착한다.

장치(11)는 실질적으로 진동-플레이트 조립체(12)를 포함하고 공지된 방식으로 구동 샤프트(5)에 각이 지게 결합되며, 상기 진동-플레이트 조립체(12)는 다시 하우징(8)의 실질적으로 원통형인 상부 주위로 각이 지게 고정되는 방식으로 장착된 제1 환상 부재(13), 및 두 개의 베어링(16)들을 개재하여 제1 환상 부재(13)에 회전하는 방식으로 장착된 제2 환상 부재(15)를 포함한다.

진동-플레이트 조립체(12)는 축(A)을 중심으로 하여 축방향으로 미끄러지도록 하우징(8)의 상부(14) 위에 장착된 슬리브-유사한 이동 부재(20)에 결합된다. 보다 구체적으로, 슬리브-유사 이동 부재(20)는 구형상의 환상의 외부 표면(21)-이하에서는 간단히 "구형상의 표면"으로 지칭됨-에 의해 경계가 지워지고 상기 외부 표면(21)은 환상 부재(13) 위의 중심 구형 시트(22)와 결속하여 플레이트 조립체(12)가 축(A)에 수직인 축 주위에서 진동하도록 한다.

또한 장치(11)는 하우징(8)과 환상 부재(13) 사이에 개재된 지지 및 작동 조립체(23)를 포함하며(도 3 참조), 환상 부재(13)와 협동하여 하우징(8)의 상부(14)에 대하여 축(A)를 따라 이동 부재(20)와 함께 진동-플레이트 조립체(12)를 이동시키며, 이동 부재(20)와 상부 (14)에 대하여 상기 언급한 대로 조립체(12)를 진동시킨다.

구체적으로, 도 3 및 도 7을 참조하면, 환상 부재(13)는 주요부(24)를 포함하며, 주요부(24)는 그의 하단 단부로부터 방사상으로 바깥 방향으로 신장되어 축(A)를 중심으로 각이 지게 등간격으로 이격된 다수의 암(25)(도면에서는 하나만 도시됨)으로 신장되며 지지 및 작동 조립체(23)와 연결되는 부위인 각각의 포크 형상의 단부(26)들에서 종결된다.

환상 부재(13)의 주요부(24)는 축(A)을 중심으로 한 두 개의 고리(27)들을 개재한 채 이동 부재(20)의 구형상의 표면(21)에 장착된다. 상기 두 개의 고리(27)들은 축(A)에 수직이며, 구형상의 표면(21)의 중심을 통과하는 이동 부재(20)의 중간에 있는 평면을 중심으로 양쪽에 각각 위치하며, 이들의 방사상으로 내측 구형상의 환상의 표면들은 시트(22)를 형성한다. 링(27)들과 이동 부재(20)의 구형상의 표면(21)과의 사이에는 각각의 감마재 층, 바람직하게 테플론(Teflon)으로 된 층이 개재된다.

환상 부재(13)는 또한 두 개의 볼트(28)들에 의해 공지의 방식으로 이동 부재(20)에 고정되며, 상기 볼트(28)들은 축(A)의 정반대되는 면들에 위치하고, 주요부(24)에 있는 각각의 방사상 구멍들에 끼워 맞춰지고 이들 각각은 각자의 키(30)에 결속되고, 키(30)는 다시 미끄러지면서 이동 부재(20)의 외부에 형성된 각각의 대체적으로 수직인 슬롯(31)과 맞물린다. 이러한 방식으로 환상 부재(13)는 이동 부재(20)의 구형상의 표면(21)에 각이 지게 고정되고, 키(30) 및 슬롯(31)에 의해서 구형상의 표면(21)의 중심부 주변으로 이동 부재(20)에 대하여 어느 방향으로든 진동할 수 있게 된다.

지지 및 작동 조립체(23)는 다수의 유압식 액추에이터(32)(오직 하나만 부분적으로 도시됨)들을 포함하며, 이들은 축(A)에 평행한 축을 가지며 축(A)를 중심으로 등간격으로 이격되고 각각의 출력 로드(33)(output rod)들을 갖는다. 이들 로드들은 그의 상단부에서 볼 조인트(34)에 의해 환상 부재(13)의 각각의 암(25)의 포크 형상의 단부(26)와 연결된다.

도 3을 참조하면, 환상 부재(15)는 베어링(16)을 개재하여 반경방향으로 바깥쪽으로 환상 부재(13)의 주요부(24)에 장착된 주요부(35); 및 로터(3)의 블레이드(6)와 동일한 수를 가지며, 주요부(35)로부터 반경방향 바깥쪽으로 신장되고, 볼 조인트(37)에 의해 각각의 피치 제어 로드(38)의 하단부에 각각 결합되는 다수의 암(36)을 포함하며, 상기 피치 제어 로드(38)의 상단부는 도시되지는 않았지만 공지된 방식으로 편심적으로(eccentrically) 로터(3)의 각각의 블레이드(6)에 결합된다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 이동 부재(20)는 연결 장치(39)에 의해 하우징에 연결됨으로써 이동 부재(20)가 축(A)를 중심으로 하우징(8)에 대하여 회전하는 것을 방지한다.

연결 장치(39), 하우징(8), 및 이동 부재(20)는 헬리콥터(1)의 로터 조립체(10)의 구속 조립체(40)를 형성한다.

본 발명의 중요한 특징은 상기 연결 장치(39)가,

이동 부재(20)로부터 바깥쪽으로 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장된 고정 암(retaining arm)(41); 및

축(A)에 동축인 지지부재로서의 하우징(8)으로부터 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장되어 관통 개구(43)를 형성하고 이를 통해서 상기 고정 암(41)과 슬라이딩 방식으로 맞물리는 회전저지 브라켓(42)(antirotation bracket)을 포함한다는 점이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 고정 암(41)은 축(A)에 대해 경사진 세로 방향(B)으로 충분히 신장되며 축(A)에 평행하게 움직이면서 회전저지 브라켓(42)에 있는 개구(43) 내로 미끄러진다.

도 4 및 도 5에 명확하게 도시되었듯이, 방향(B)로 고정 암(41)은 회전저지 브라켓(42)에 있는 개구(43)와 맞물리거나 또는 분리된다.

보다 구체적으로, 고정 암(41)은 이동 부재(20)의 축 방향 단부(44)로부터 신장되고, 블레이드(6)와 마주하는 다른 쪽의 축방향 단부(45)보다 헬리콥터(1)의 동체(2)에 더 가까이에 배치된다.

보다 구체적으로, 고정 암(41)은 축(A)에 대해 소정의 각진 위치에 배치되고, 이동 부재(20)의 축방향 단부(44)의 바닥으로부터 돌출된 부속물(47)과 고정 암의 일단부(46)에서 꼭맞게 결합된다.

고정 암(41)은 (B) 방향으로 신장되어서 한쪽 면이 테이퍼진 자유 단부(49)에서 끝나는 평행육면체 형상의 몸체(48)를 구비한다.

회전저지 브라켓(42)은 실질적으로 하우징(8)의 플레어부(flared portion)의 외부 표면에 고정된 기단부(50); 및 축(A)에 평행하고 서로에 대해서도 평행하게 기단부(50)로부터 돌출되며, 기단부(50)의 반대편에서 연결부(52)에 의해 서로 연결된 두 개의 벽들(51)을 포함한다.

따라서, 기단부(50), 벽들(51), 및 연결부(52)가 각기둥 모양의 프로파일을 갖는 관통 개구(43)를 형성한다.

도 4, 도 5, 및 도 7에서 명확하게 도시된 바와 같이, 고정 암(41)은 벽들(51)과 축(A)에 평행한 방향으로 회전저지 브라켓(42) 내의 개구(43)에 느슨하게 맞물림으로써 벽들(51) 사이에서 축(A)에 평행한 움직임으로 미끄러질 수 있다.

바람직하게, 고정 암(41)은 감마재(減摩材)로 도포될 수 있으며, 회전저지 브라켓(42) 내의 개구(43)의 측면은 마모되지 않도록 표면 처리될 수 있다.

액추에이터(32)의 로드(33), 진동-플레이트 조립체(12), 이동 부재(20) 및 로드(38)가 로터(3)의 블레이드(6)의 순환적이고 집합적인 상하요동(pitch)에 적응하는 방식은 잘 알려져 있으므로 여기서 추가로 설명하는 것은 불필요하다.

말할 필요없이, 소위 "외부 제어(external control)" 장치(11)는 말 그대로 하우징(8) 및 구동 샤프트(5)의 외부에 배치되어 있으나, 당업자에 의해 소위 "내부 제어" 순환적이고 집합적인 상하요동 제어 장치(미도시)로 용이하게 대체될 수 있으며, 이 경우 조립체(12)와 이동 부재(20)는 구동 샤프트(5) 내부에 고정된 지지체 위에 미끄러지도록 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 로터 조립체(10) 및 구속 조립체(40)의 장점은 상기 기술로부터 명백해질 것이다.

특히, 연결 장치(39)는 오직 두 개의 구성 부품(고정 암(41)과 회전저지 브라켓(42))만을 포함하여 구성된 단순한 디자인을 가짐으로써 공지된 연결 장치들에 비해 훨씬 가벼우면서도 저렴하다.

본 발명에 따른 해결방안은 힌지를 포함하지 않으며 공지의 컴퍼스 유형의 연결 장치보다 훨씬 더 정교하며, 예를 들어 여러 해 동안 사용한 후에도 변형이 없을 정도로 매우 적은 정도의 느슨함을 나타내는 슬라이딩 해결방안이다.

전술하고 첨부도면에 도시된 바와 같은 로터 조립체(10) 및 구속 조립체(40)에 대해 변형이 가해 질 수 있으며, 다만, 이러한 변형은 첨부된 특허 청구 범위에 의해 정의되는 보호 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 이루어 질 수 있음은 명백하다.

예를 들어, 로터 조립체(10) 및 구속 조립체(40)는 전환식 비행기(convertiplane)에 적용될 수 있다.

나아가 구속 조립체(40)는 항공기의 착륙 장치에도 사용될 수 있다.

Claims (8)

1. 호버링 가능한 항공기(1)용 로터 조립체(10)로서 상기 로터 조립체(10)는 축(A)를 가지며,
   축(A)과 동축인 하우징(8);
   상기 하우징(8)을 통과하여 동축으로 신장되고 축방향으로 고정된 위치에서 하우징(8)에 고정되어 축(A)를 중심으로 회전하는 구동 샤프트(5);
   축(A)를 중심으로 회전할 수 있도록 하우징(8)에 장착되는 이동 부재(20);
   축(A)과 동축이며, 상기 이동 부재(20)에 결합되어 축(A)에 수직인 가로축을 중심으로 진동하고, 상기 이동 부재(20)에 각이 지게 고정된 제1 환상 부재(13), 및 제1 환상 부재(13)상에서 구동 샤프트(5)와 함께 회전하는 제2 환상 부재(15)를 포함하는 진동-플레이트 조립체(12);
   제1 환상 부재(13)와 협동하여 하우징(8)에 대하여 축(A)를 따라 이동 부재(20)와 함께 진동-플레이트 조립체(12)를 이동시키며, 이동 부재(20)에 대하여 상기 가로축을 중심으로 진동-플레이트 조립체(12)를 진동시키는 지지 및 작동 조립체(23); 및
   상기 하우징(8)과 이동 부재(20)를 연결하여, 축(A)를 중심으로 하우징(8)에 대한 이동 부재(20)의 회전을 방지하는 연결 수단(39);을 포함하는 호버링 가능한 항공기(1)용 로터 조립체(10)에 있어서,
   상기 연결 수단(39)은
   이동 부재(20)로부터 바깥쪽으로 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장된 고정 암(41); 및
   하우징(8)으로부터 돌출되고 축(A)로부터 0보다 큰 거리로 신장되며, 고정 암(41)과 슬라이딩 방식으로 맞물리게 되는 관통 개구(43)를 구비한 회전저지 브라켓(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 암(41)이 축(A)에 대해 경사진 세로 방향(B)으로 신장되고, 축(A)에 평행하게 움직이면서 회전저지 브라켓(42)에 있는 개구(43) 내로 미끄러지는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
3. 제2항에 있어서, 세로 방향(B)으로 상기 고정 암(41)이 회전저지 브라켓(42)에 있는 개구(43)와 맞물리거나 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
4. 제2항에 있어서, 상기 고정 암(41)은 축(A)에 평행한 방향으로 회전저지 브라켓(42) 내의 개구(43)에 느슨하게 맞물리는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
5. 제1항에 있어서, 상기 개구(43)는 각기둥 모양의 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
6. 제1항에 있어서, 회전저지 브라켓(42)은 상기 하우징(8)에 결합되며, 상기 고정 암(41)은 상기 이동 부재(20)에 결합되는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
7. 제6항에 있어서, 상기 고정 암(41)은 상기 이동 부재(20)에 꽉 끼게 결합되는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 암(41)은 감마재로 도포되는 것을 특징으로 하는 호버링 가능한 항공기용 로터 조립체.

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