KR102179828B1 - Control method of VTOL equipped with tilt-prop and lift-prop - Google Patents

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최성욱
황창전
강희정
최주원
김유신
강영신
이명규
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한국항공우주연구원
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Abstract

According to the present invention, a mixed type vertical landing and take-off device with tilt-props and lift-props, which includes: a main wing; two front props arranged on the left and the right of a fuselage at the front of the main wing, respectively; two back props arranged on the left and the right of the fuselage at the back of the main wing, respectively; a tail wing having a horizontal tail wing part and a vertical tail wing part; and a power supply part supplying power to a front prop driving part and a back prop driving part driving the front props and the back props, respectively, wherein the front props are the tilt-props controlled in a method of collecting a collective pitch and the back props are the lift-props controlled in a method of controlling the number of rotation.

Description

틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기의 제어방법{Control method of VTOL equipped with tilt-prop and lift-prop}Control method of VTOL equipped with tilt-prop and lift-prop}

본 발명은 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop.

근래 들어 도심과 고속도로 등 지상교통망이 심각하게 정체 및 포화하여 지상교통망을 신규로 확충하는데 막대한 비용이 소요되는 상황으로 악화되면서 3차원 공중 교통수단, 소위 개인항공기(PAV, Personal Air Vehicle)에 대한 사회적 요구가 점진적으로 증가되고 있는 실정이다.In recent years, the ground transportation network such as city centers and highways has become severely congested and saturated, and it has deteriorated to a situation in which enormous costs are required to newly expand the ground transportation network, so the social environment for 3D public transportation, the so-called Personal Air Vehicle (PAV). The demand is gradually increasing.

그런데 도심운항까지 가능한 개인항공기로 활용되기 위해서는 고안전, 저소음을 달성하고, 또한 배기가스가 없는 수직이착륙 형식의 항공기가 필요하다.However, in order to be used as a personal aircraft capable of urban operation, a vertical take-off and landing type aircraft that achieves high safety and low noise and does not have exhaust gas is required.

한편, 틸트프롭 항공기는 수직이착륙 모드 및 전진비행 모드 상호 간에 전환이 가능한 항공기로서, 일반적으로 날개 좌우 끝단에 각각 반대방향으로 회전하는 로터(rotor)를 가진다.Meanwhile, a tilt-prop aircraft is an aircraft that can be switched between a vertical take-off and landing mode and a forward flight mode, and generally has rotors rotating in opposite directions at left and right ends of the wings.

그리고 틸트프롭 항공기는 로터를 포함하는 나셀(Nacelle)의 각도를 변화시켜 비행모드를 전환하게 되는데, 예를 들면, 수직이착륙 모드에서는 로터의 회전축을 지면에 수직하게 하여 헬리콥터와 같은 회전익을 가지게 되어 수직이착륙이 가능하고, 순항 모드에서는 로터의 회전축을 지면과 평행하게 하여 로터는 프로펠러(Propeller)처럼 기능하게 된다.In addition, the tilt prop aircraft changes the flight mode by changing the angle of the nacelle including the rotor.For example, in the vertical takeoff and landing mode, the rotation axis of the rotor is made perpendicular to the ground, so that it has a rotor like a helicopter, It is possible to take off and land, and in cruise mode, the rotation axis of the rotor is parallel to the ground, so that the rotor functions like a propeller.

그런데 종래의 틸트프롭 항공기는 날개의 끝단에 회전 가능하게 형성되는 한 쌍의 로터, 즉 상대적으로 작은 수의 로터로 필요한 양력을 얻기 위해 동력이 많이 소요되었으며, 또한 크기가 증대됨에 따라 비행 소음도 증가하는 문제점이 있었다.However, the conventional tilt-prop aircraft requires a lot of power to obtain the required lift with a pair of rotors rotatably formed at the ends of the wings, that is, a relatively small number of rotors, and as the size increases, the flight noise increases. There was a problem.

한국등록특허 제1849246호 (2018. 4. 10.)Korean Patent Registration No. 1849246 (2018. 4. 10.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이착륙 모드 및 순항 모드에서 조정 안정성을 확보하고, 프롭 소음도 감소시킨, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기의 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is a hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and lift prop, securing adjustment stability and reducing prop noise in take-off and landing mode and cruise mode It is to provide a control method of.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기는 주익과, 상기 주익의 전방에서 동체의 좌우로 각각 2개씩 배치된 전방프롭과, 상기 주익의 후방에서 상기 동체의 좌우로 각각 2개씩 배치된 후방프롭과, 수평미익부와 수직미익부를 구비하는 미익과, 상기 전방프롭 및 상기 후방프롭을 각각 구동하는 전방프롭구동부 및 후방프롭구동부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며, 상기 전방프롭은 콜렉티브 피치제어 방식으로 제어되는 틸트프롭이고, 상기 후방프롭은 회전수제어 방식으로 제어되는 리프트프롭인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a mixed vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop includes a main wing, and a front prop disposed two at each of the left and right sides of the fuselage in front of the main wing, Rear props arranged in two from the rear of the main wing to the left and right of the fuselage, a tail wing having a horizontal tail wing portion and a vertical tail wing portion, and a front prop driving portion and a rear prop driving portion respectively driving the front prop and the rear prop And a power supply unit for supplying power, wherein the front prop is a tilt prop controlled by a collective pitch control method, and the rear prop is a lift prop controlled by a rotation speed control method.

또한, 상기 후방프롭은 각각 2개의 블레이드를 구비하며, 상기 2개의 블레이드는 동일 선상에 인라인 되게 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the rear props has two blades, and the two blades are located in-line on the same line.

또한, 상기 수직미익부는 러더를 구비하는, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vertical tail wing portion is characterized in that provided with a tilt prop and a lift prop provided with a rudder.

또한, 상기 전방프롭은 각각 3개 이상의 블레이드를 구비하는, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the front prop is characterized in that it includes a tilt prop and a lift prop, each having three or more blades.

본 발명의 한 실시예에 따른 상기의 수직이착륙기를 제어하는 방법으로서, 순항 모드(고정익 모드, fixed-wing mode)에서, 상기 전방프롭만 틸트하여 추력을 제공하고, 상기 후방프롭의 2개의 블레이드는 상기 수직이착륙기의 진행 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.As a method of controlling the vertical take-off and landing aircraft according to an embodiment of the present invention, in a cruise mode (fixed-wing mode), only the front prop is tilted to provide thrust, and the two blades of the rear prop are It characterized in that it is aligned in the traveling direction of the vertical take-off and landing aircraft.

또한, 이착륙 모드(회전익 모드, rotor-craft mode)에서, 4개의 상기 전방프롭은 틸트각을 서로 엇갈리게 설정하고, 4개의 상기 후방프롭은 상기 수직이착륙기의 횡방향으로 기울임장착하여 요축방향 제어력을 증대시킨 것을 특징으로 한다.In addition, in take-off and landing mode (rotor-craft mode), the four front props set the tilt angles to be staggered, and the four rear props are tilted in the transverse direction of the vertical take-off and landing aircraft to increase yaw axis direction control. It is characterized by being made.

또한, 상기 순항 모드에서 요축방향 제어는 4개의 상기 전방프롭의 콜렉티브 피치를 차등 제어하고, 상기 수직미익부의 러더를 조정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the cruise mode, the yaw axis direction control is characterized in that the collective pitch of the four front props is differentially controlled and the rudder of the vertical tail wing is adjusted.

또한, 상기 수직이착륙기를 수직이륙 시킨 후 상기 순항 모드로 전환 시, 상기 전방프롭은 일괄적으로 틸트되고, 증가되는 속도에 따라 콜렉티브 피치각을 증가시키고, 회전수는 점차 감소시켜 미리 정해진 회전수로 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, when switching to the cruise mode after vertical takeoff of the vertical take-off and landing aircraft, the front props are tilted at once, the collective pitch angle is increased according to the increasing speed, and the rotational speed is gradually decreased to a predetermined rotational speed. It characterized in that it is set.

또한, 상기 동체의 좌측에 위치하는 2개의 상기 전방프롭에서 제1전방프롭의 틸트각은 90°보다 미리 정해진 각도만큼 작게, 제2전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게 설정되며, 상기 동체의 우측에 위치하는 2개의 상기 전방프롭에서 제3전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게, 제4전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the two front props located on the left side of the fuselage, the tilt angle of the first front prop is set smaller than 90° by a predetermined angle, and the tilt angle of the second front prop is set larger than 90° by the predetermined angle. In the two front props located on the right side of the fuselage, the tilt angle of the third front prop is larger than 90° by the predetermined angle, and the tilt angle of the fourth front prop is smaller than 90° by the predetermined angle. It characterized in that it is set.

또한, 상기 동체의 좌측에 위치하는 2개의 후방프롭에서 제1후방프롭의 캔트각은 0°보다 미리 정해진 각도만큼 크게, 제2후방프롭의 캔트각은 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되며, 상기 동체의 우측에 위치하는 2개의 후방프롭에서 제3후방프롭의 캔트각은 0°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게, 제4후방프롭의 캔트각은 0°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the two rear props located on the left side of the fuselage, the cant angle of the first rear prop is set larger than 0° by a predetermined angle, and the cant angle of the second rear prop is set smaller by the predetermined angle. The cant angle of the third rear prop is set to be greater than 0° by the predetermined angle, and the cant angle of the fourth rear prop is set to be smaller than 0° by the predetermined angle. do.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기는 다음과 같은 효과를 가진다.The hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop according to an embodiment of the present invention having the above configuration has the following effects.

본 수직이착륙기는 고정익형 날개 구조의 주익(1)을 구비하고 있어 이착륙시나 순항시 프롭에 문제가 발생하여도 활공이 가능하며 다수의 프롭(8개)을 사용하므로 한 개의 프롭 또는 모터가 고정 나더라도 조정력을 확보할 수 있으므로 비행 안정성을 확보할 수 있다.This vertical take-off and landing aircraft is equipped with the main wing (1) of a fixed wing type structure, so it is possible to glide even if there is a problem with the prop during take-off and landing or during cruise, and because it uses multiple props (8), one prop or motor is fixed. It is also possible to secure coordination, so flight stability can be secured.

또한, 전방프롭을 조정석의 시야에서 멀리 위치시켜 안락성 및 안정성을 증대시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase comfort and stability by placing the front prop away from the view of the cockpit.

또한, 순항 시에 날개의 주익 및 미익의 양력을 이용하여 수직이착륙기의 중량을 상쇄시키고 전방프롭만 작동하여 소요 동력을 절감할 수 있으므로 속도 증가 및 장시간의 비행이 가능하다.In addition, when cruising, the weight of the vertical take-off and landing aircraft can be offset by using the lift of the main and tail wings of the wing, and only the front prop can be operated to reduce the required power, thus increasing the speed and flying for a long time.

또한, 상대적으로 큰 2개의 프롭을 사용하는 종래의 비행체에 비하여 여러 개의 작은 프롭을 사용함으로써 깃단 속도를 낮추어 소음을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce noise by lowering the speed of the blade end by using several small props compared to a conventional air vehicle that uses two relatively large props.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.On the other hand, the present invention is not explicitly described, but of course includes other effects that can be expected from the above-described configuration.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기의 이착륙모드(회전익모드)를 나타낸다.
도 2는 도 1의 수직이착륙기의 순항모드(고정익모드)를 나타낸다.
도 3은 도 1의 수직이착륙기의 이착륙모드 시, 위에서 내려다본 모습을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 도 1의 수직이착륙기의 이착륙모드시, 틸트프롭의 확대도이다.
도 5는 종래의 틸트프롭 항공기의 한 예를 나타낸다.1 shows a take-off and landing mode (rotary wing mode) of a hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a cruise mode (fixed wing mode) of the vertical take-off and landing aircraft of FIG. 1.
3 is an exemplary view from above in the take-off and landing mode of the vertical take-off and landing aircraft of FIG. 1.
4 is an enlarged view of the tilt prop in the take-off and landing mode of the vertical take-off and landing aircraft of FIG. 1.
5 shows an example of a conventional tilt prop aircraft.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can practice the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 명세서에서 '전방'과 '후방'은 도 3을 기준으로 할 때, 수직이착륙기의 주익(1)의 앞쪽 및 뒤쪽을 각각 의미하며, '좌방' 및 '우방'은 도 3을 기준으로 수직이착륙기의 동체(7)의 왼쪽, 오른쪽을 각각 의미한다. In the present specification,'front' and'rear' refer to the front and rear of the main wing 1 of the vertical take-off and landing aircraft, respectively, based on FIG. 3, and the'left' and'right' are vertical take-off and landing aircraft based on FIG. It means the left and right sides of the fuselage (7), respectively.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른, 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기의 이착륙모드(회전익모드)를 나타내며, 도 2는 도 1의 혼합형 수직이착륙의 순항모드(고정익모드)를 나타내며, 도 3은 도 1의 수직이착륙기의 이착륙모드 시, 위에서 내려다본 도면이다.1 shows a take-off and landing mode (rotary wing mode) of a hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cruise mode (fixed wing mode) of the hybrid vertical take-off and landing of FIG. 3 is a view from above in the take-off and landing mode of the vertical take-off and landing aircraft of FIG. 1.

도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 틸트프롭과 리프트프롭을 구비하는 혼합형 수직이착륙기(이하, 본 '수직이착륙기'라 지칭한다)는, 주익(주날개)(1)과, 주익(1)의 전방에 조종석의 좌우로 각각 2개씩 배치되는 총 4개의 전방프롭(2; 21,22,23,24)과, 주익(1)의 후방에 조종석의 좌우로 각각 2개씩 배치되는 총 4개의 후방프롭(3; 31,32,33,34)과, 수평미익부(41)와 수직미익부(42)를 구비하는 미익(꼬리날개)(4)과, 이들 전방프롭(2) 및 후방프롭(3)을 각각 구동하는 틸트프롭구동부(미도시) 및 리프트프롭구동부(미도시)에 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3, a hybrid vertical take-off and landing aircraft having a tilt prop and a lift prop according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the'vertical take-off and landing aircraft') is a main wing (main wing). (1) A total of four front props (2; 21, 22, 23, 24) arranged in front of the main wing (1), two to the left and right of the cockpit, and to the left and right of the cockpit behind the main wing (1). A total of four rear props (3; 31, 32, 33, 34) arranged in two each, and a tail wing (tail wing) 4 having a horizontal tail wing portion 41 and a vertical tail wing portion 42, and these It includes a tilt prop driving unit (not shown) for driving the front prop 2 and the rear prop 3, respectively, and a power supply unit (not shown) for supplying power to the lift prop driving unit (not shown).

주익(1)은 고정익형 날개 구조로서, 본 수직이착륙기는 주익(1)을 구비하고 있어 이착륙시 또는 순항시 프롭에 문제가 발생해도 활공이 가능하다. The main wing (1) is a fixed wing type structure, and this vertical take-off and landing aircraft is equipped with the main wing (1), so it is possible to glide even if there is a problem with the prop during take-off and landing or cruising.

전방프롭(2)은 2개 이상의 블레이드를 구비할 수 있고, 콜렉티브 피치제어(collective pitch control) 방식으로 제어되는 틸트프롭(tilt prop)으로서, 이 콜렉티브 피치제어를 통해 블레이드(211)의 피치각을 조정하게 된다. 참고로, 본 실시예에서는 전방프롭(2)은 3개의 블레이드(211,212,213)로 구성되어 있다. The front prop 2 may be provided with two or more blades, and is a tilt prop controlled by a collective pitch control method, and the pitch angle of the blade 211 is adjusted through the collective pitch control. Will be adjusted. For reference, in this embodiment, the front prop 2 is composed of three blades 211, 212, 213.

후방프롭(3)은 회전수제어(rpm control) 방식으로 제어되는 리프트프롭(lift prop)이다. 그리고 후방프롭(3)은 2개의 블레이드(311,312)를 구비하며, 이들 2개의 블레이드(311,312)는 동일 선상에 인라인(in-line) 되게 정렬되어 있다. The rear prop 3 is a lift prop controlled by a rpm control method. And the rear prop 3 has two blades 311 and 312, and these two blades 311 and 312 are aligned in-line on the same line.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 수직미익부(42)는 러더(rudder, 421)를 구비한다. 그리고 수평미익부(41)는 엘리베이터(elevator, 411)를 구비한다.As shown in Fig. 3, the vertical tail wing portion 42 includes a rudder 421. And the horizontal tail wing part 41 is provided with an elevator (elevator, 411).

도 4에 도시된 바와 같이, 전방프롭(2)은 전방프롭구동부(미도시)가 포함된 나셀(nacelle, 5) 전체를 틸트하지 않고 프롭(22)과 모터부(6)만 틸트할 수 있다. 따라서, 틸트 되는 구성요소를 단순화 및 경량화 할 수 있게 되고, 또한 나셀(5)을 소형화 함으로써 본 수직이착륙기의 비행시 발생하는 항력을 감소시킬 수 있다. 한편, 프롭(22)과 모터부(6)만 나셀(5)에 대해 상대적으로 틸트 시키는 구조는 이미 알려져 있는 다양한 기계구조를 사용하여 구현 가능하므로 추가적인 부연 설명은 생략한다.As shown in FIG. 4, the front prop 2 can tilt only the prop 22 and the motor 6 without tilting the entire nacelle 5 including the front prop driving unit (not shown). . Accordingly, it is possible to simplify and reduce the weight of the tilted components, and also reduce the drag generated during flight of the vertical take-off and landing aircraft by miniaturizing the nacelle 5. Meanwhile, a structure in which only the prop 22 and the motor unit 6 relatively tilt with respect to the nacelle 5 can be implemented using a variety of known mechanical structures, and thus an additional description will be omitted.

본 발명에 따른 혼합형 수직이착륙기는, 종래의 틸트프롭 항공기가 날개의 끝단에 회전가능하게 형성되는 한 쌍의 로터를 사용하는 데 반하여, 상술한 바와 같이 전방에 4개, 후방에 4개의 상대적으로 작은 프롭을 사용함으로써 깃단 속도(blade tip speed)를 낮추어 소음 저감의 효과를 얻을 수 있다.The hybrid vertical take-off and landing aircraft according to the present invention uses a pair of rotors that are rotatably formed at the ends of the wings of the conventional tilt-prop aircraft, whereas as described above, there are four relatively small ones in the front and four in the rear. By using a prop, the effect of noise reduction can be obtained by lowering the blade tip speed.

이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 혼합형 수직이착륙기의 제어 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method for controlling a hybrid vertical take-off and landing aircraft according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 수직이착륙 모드(회전익 모드, rotor-craft mode)에서는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 4개의 전방프롭(2; 21,22,23,24)은 틸트각을 서로 엇갈리게 설정할 수 있다. 구체적으로 동체(7)의 좌측에 위치하는 2개의 전방프롭(21,22)에서 제1전방프롭(21)의 틸트각은 90°보다 소정 각도 작게, 제2전방프롭(22)의 틸트각은 90°보다 소정 각도 크게 설정할 수 있다. 이때 이들 소정 각도의 크기는 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 동체(7)의 우측에 위치하는 2개의 전방프롭(23,24)에서 제4전방프롭(24)의 틸트각은 90°보다 소정 각도 작게, 제3전방프롭(23)의 틸트각은 90°보다 소정 각도 크게 설정할 수 있다. 이때 이들 소정 각도의 크기는 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이들 전방프롭(21,22,23,24)의 틸트각은 동체(7)를 중심으로 대칭일 수 있다. 예를 들면, 도 3에는 4개의 전방프롭(2; 21,22,23,24)은 틸트각은 좌방에서 우방으로, 85°, 95°, 95°, 85°로 각각 설정될 수 있다. First, in the vertical take-off and landing mode (rotor-craft mode), as shown in FIG. 3, the four front props 2 (21, 22, 23, 24) can set the tilt angles to be staggered. Specifically, in the two front props 21 and 22 located on the left side of the fuselage 7, the tilt angle of the first front prop 21 is a predetermined angle smaller than 90°, and the tilt angle of the second front prop 22 is It can be set to a predetermined angle larger than 90°. At this time, it is preferable to make the size of these predetermined angles the same. In addition, in the two front props 23 and 24 located on the right side of the fuselage 7, the tilt angle of the fourth front prop 24 is a predetermined angle smaller than 90°, and the tilt angle of the third front prop 23 is It can be set to a predetermined angle larger than 90°. At this time, it is preferable to make the size of these predetermined angles the same. The tilt angles of these front props 21, 22, 23, and 24 may be symmetrical around the fuselage 7. For example, in FIG. 3, the tilt angles of the four front props 2 (21, 22, 23, and 24) may be set from left to right, and 85°, 95°, 95°, and 85°, respectively.

또한, 4개의 후방프롭(3; 31,32,33,34)은 수직이착륙기의 횡방향(도 3 기준, 좌우방향)으로 기울임장착(캔트각, cant angle)하여 요축방향(yaw axis) 제어력을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 4개의 후방프롭(3; 31,32,33,34)의 캔트각은 좌방에서 우방으로, 5°, -5°, 5°, -5°로 각각 설정될 수 있다. 즉, 동체(7)의 좌측에 위치하는 2개의 후방프롭(31,32)에서 제1후방프롭(31)의 캔트각은 0°보다 소정 각도 크게, 제2후방프롭(32)의 캔트각은 0°보다 소정 각도 작게 설정할 수 있다. 이들 소정 각도의 크기는 동일하게 하는 것이 바람직하다. 그리고 동체(7)의 우측에 위치하는 2개의 후방프롭(33,34)에서 제3후방프롭(33)의 캔트각은 0°보다 소정 각도 크게, 제4후방프롭(34)의 캔트각은 0°보다 소정 각도 작게 설정할 수 있다. 마찬가지로, 이들 소정 각도의 크기는 동일하게 하는 것이 바람직하며, 비행 상태를 고려하여 적절하게 미리 설정될 수 있을 것이다.In addition, the four rear props (3; 31, 32, 33, 34) are tilted (cant angle) in the transverse direction of the vertical take-off and landing aircraft (refer to Fig. 3, left and right) to control the yaw axis. Can be increased. For example, the cant angles of the four rear props 3 (31, 32, 33, 34) may be set from left to right, 5°, -5°, 5°, and -5°, respectively. That is, in the two rear props 31 and 32 located on the left side of the body 7, the cant angle of the first rear prop 31 is a predetermined angle greater than 0°, and the cant angle of the second rear prop 32 is It can be set to a predetermined angle smaller than 0°. It is preferable to make the size of these predetermined angles the same. And in the two rear props 33 and 34 located on the right side of the fuselage 7, the cant angle of the third rear prop 33 is larger than 0°, and the cant angle of the fourth rear prop 34 is 0. It can be set to a predetermined angle smaller than °. Likewise, the size of these predetermined angles is preferably the same, and may be appropriately preset in consideration of the flight condition.

본 수직이착륙기를 수직이륙 시킨 후 순항 모드(고정익 모드, fixed-wing mode)로 전환 시에는, 4개의 전방프롭(2; 21,22,23,24)은 일괄적으로 틸트되고, 증가되는 속도에 따라 콜렉티브 피치각(collective pitch angle)을 증가시키고, 회전수는 점차 감소시켜 미리 정해진 회전수(예컨대, 회전익 모드의 80%)로 설정될 수 있다. 이를 통하여 전방프롭(2; 21,22,23,24)의 추력 효율을 증대시키고 전방프롭(2; 21,22,23,24)의 프롭소음을 감소시킬 수 있다. When this vertical take-off and landing aircraft take off vertically and then switch to the cruise mode (fixed-wing mode), the four front props (2; 21, 22, 23, 24) are tilted in a lump, and the speed is increased. Accordingly, the collective pitch angle may be increased and the number of rotations may be gradually decreased to set a predetermined number of rotations (eg, 80% of the rotor mode). Through this, it is possible to increase the thrust efficiency of the front props (2; 21, 22, 23, 24) and reduce the prop noise of the front props (2; 21, 22, 23, 24).

이때, 4개의 후방프롭(3; 31,32,33,34)은 회전수를 점차 감소시켜 전방프롭(2)의 틸트각 20~30°이하에서는 회전을 정지하게 되고 후방프롭(3)의 블레이드의 방향을 수직이착륙기의 전진 방향으로 정렬시킴으로써 비행 중의 항력을 최소화 할 수 있다. 이를 위하여, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 후방프롭(3)은 2개의 블레이드(341,342)를 구비하며, 이들은 서로 인라인(in-line) 되게 구성되어 있다. At this time, the four rear props (3; 31, 32, 33, 34) gradually decrease the number of rotations to stop rotation when the tilt angle of the front prop (2) is 20 to 30° or less, and the blades of the rear prop (3) By aligning the direction of the vertical take-off and landing aircraft in the forward direction, drag during flight can be minimized. To this end, as shown in Fig. 3, each rear prop 3 is provided with two blades 341 and 342, which are configured to be in-line with each other.

한편, 순항 모드(고정익 모드, fixed-wing mode)에서는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 전방프롭(2)만 틸트하여 추력을 제공하고, 각각의 후방프롭(3)의 2개의 블레이드(341,342)는 상술한 바와 같이 수직이착륙기의 진행 방향으로 정렬되어 있다. On the other hand, in the cruise mode (fixed-wing mode), as shown in Fig. 2, only the front prop 2 is tilted to provide thrust, and the two blades 341,342 of each rear prop 3 ) Are aligned in the travel direction of the vertical take-off and landing aircraft as described above.

그리고 순항 모드에서 요축방향(yaw axis) 제어는 4개의 전방프롭(2; 21,22,23,24)의 콜렉티브 피치(collective pitch)를 차등 제어하고, 수직미익부(42)의 러더(421)를 혼합적으로 사용하여 하나의 조정면이 고장나더라도 본 수직이착륙기의 조정을 가능하도록 한다.In the cruise mode, the yaw axis control is performed by differentially controlling the collective pitch of the four front props (2; 21, 22, 23, 24), and the rudder 421 of the vertical tail wing 42 It is possible to adjust the vertical take-off and landing aircraft even if one of the adjustment surfaces is broken by using a mixture.

이상에서와 같이, 본 수직이착륙기는 고정익형 날개 구조의 주익(1)을 구비하고 있어 이착륙시나 순항시 프롭에 문제가 발생하여도 활공이 가능하며 다수의 프롭(8개)을 사용하므로 한 개의 프롭 또는 모터가 고정 나더라도 조정력을 확보할 수 있으므로 비행 안정성을 확보할 수 있다.As described above, this vertical takeoff and landing aircraft is equipped with the main wing (1) of a fixed wing type structure, so it can glide even if there is a problem with the prop during take-off and landing or cruising, and because it uses a number of props (8), one prop Or even if the motor is fixed, you can secure the coordination power, so you can secure flight stability.

또한, 도 3 등에서 알 수 있는 바와 같이, 전방프롭(22,23)을 조정석의 시야에서 멀리 위치시켜 안락성 및 안정성을 증대시킬 수 있다.In addition, as can be seen in FIG. 3 and the like, the front props 22 and 23 are located far from the view of the cockpit to increase comfort and stability.

또한, 순항 시에 날개의 주익 및 미익의 양력을 이용하여 수직이착륙기의 중량을 상쇄시키고 전방프롭(21,22,23,24)만 작동하여 소요 동력을 절감할 수 있으므로 속도 증가 및 장시간의 비행이 가능하다.In addition, when cruising, the weight of the vertical take-off and landing aircraft can be offset by using the lift of the main and tail wings of the wing, and only the front props (21, 22, 23, 24) can be operated to reduce the required power. It is possible.

또한, 상대적으로 큰 2개의 프롭을 사용하는 종래의 비행체에 비하여 여러 개의 작은 프롭을 사용함으로써 깃단 속도를 낮추어 소음을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce noise by lowering the speed of the blade end by using several small props compared to a conventional air vehicle that uses two relatively large props.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

1...주익(주날개)
2...전방프롭
3...후방프롭
4...미익(꼬리날개)
41...수평미익부
42...수직미익부
211,212,213...전방프롭의 블레이드
311,312....후방프롭의 블레이드
5...나셀
6...모터부
7...동체1...Main wing (main wing)
2...front prop
3...rear prop
4...tail wing (tail wing)
41...Horizontal tail wing
42...vertical tail
211,212,213... blade of front prop
311,312.... blade of rear prop
5...nacelle
6...motor part
7...fuselage

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 주익, 상기 주익의 전방에서 동체의 좌우로 각각 2개씩 배치된 전방프롭, 상기 주익의 후방에서 상기 동체의 좌우로 각각 2개씩 배치된 후방프롭, 수평미익부와 수직미익부를 구비하는 미익, 그리고 상기 전방프롭 및 상기 후방프롭을 각각 구동하는 전방프롭구동부 및 후방프롭구동부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며, 상기 전방프롭은 콜렉티브 피치제어 방식으로 제어되는 틸트프롭이고, 상기 후방프롭은 회전수제어 방식으로 제어되는 리프트프롭이며, 상기 후방프롭은 각각 2개의 블레이드를 구비하며, 상기 2개의 블레이드는 동일 선상에 인라인 되게 위치하는
수직이착륙기를 제어하는 방법으로서,
순항 모드(고정익 모드, fixed-wing mode)에서, 상기 전방프롭만 틸트하여 추력을 제공하고, 상기 후방프롭의 2개의 블레이드는 상기 수직이착륙기의 진행 방향으로 정렬되며,
상기 수직이착륙기를 수직이륙 시킨 후 상기 순항 모드로 전환 시, 상기 전방프롭은 일괄적으로 틸트되고, 증가되는 속도에 따라 콜렉티브 피치각을 증가시키고, 회전수는 점차 감소시켜 미리 정해진 회전수로 설정되는
수직이착륙기의 제어방법.The main wing, two front props disposed in front of the main wing to the left and right of the fuselage, two rear props disposed in the rear of the main wing to the left and right of the fuselage, a tail wing having a horizontal tail and a vertical tail, and the A front prop driving unit for driving the front prop and the rear prop, and a power supply unit for supplying power to the rear prop driving unit, respectively, the front prop is a tilt prop controlled by a collective pitch control method, and the rear prop is rotation speed control It is a lift prop controlled by the method, and the rear prop has two blades each, and the two blades are located in-line on the same line.
As a method of controlling vertical take-off and landing aircraft,
In cruise mode (fixed-wing mode), only the front prop is tilted to provide thrust, and the two blades of the rear prop are aligned in the traveling direction of the vertical take-off and landing aircraft,
When converting the vertical takeoff and landing aircraft to the cruise mode after vertical takeoff, the front props are tilted at once, the collective pitch angle is increased according to the increased speed, and the rotational speed is gradually decreased to set a predetermined rotational speed.
Control method of vertical take-off and landing aircraft. 제5항에서,
이착륙 모드(회전익 모드, rotor-craft mode)에서,
4개의 상기 전방프롭은 틸트각을 서로 엇갈리게 설정하고, 4개의 상기 후방프롭은 상기 수직이착륙기의 횡방향으로 기울임장착하여 요축방향 제어력을 증대시킨
수직이착륙기의 제어방법.In clause 5,
In take-off and landing mode (rotor-craft mode),
The four front props set the tilt angles to be staggered, and the four rear props are mounted inclined in the transverse direction of the vertical take-off and landing aircraft to increase the yaw axis direction control power.
Control method of vertical take-off and landing aircraft. 제5항에서,
상기 순항 모드에서 요축방향 제어는 4개의 상기 전방프롭의 콜렉티브 피치를 차등 제어하고, 상기 수직미익부의 러더를 조정하는
수직이착륙기의 제어방법.In clause 5,
In the cruise mode, the yaw axis direction control differentially controls the collective pitch of the four front props, and adjusts the rudder of the vertical tail wing.
Control method of vertical take-off and landing aircraft. 삭제delete 제6항에서,
상기 동체의 좌측에 위치하는 2개의 상기 전방프롭에서 제1전방프롭의 틸트각은 90°보다 미리 정해진 각도만큼 작게, 제2전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게 설정되며,
상기 동체의 우측에 위치하는 2개의 상기 전방프롭에서 제3전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게, 제4전방프롭의 틸트각은 90°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되는
수직이착륙기의 제어방법.In paragraph 6,
In the two front props located on the left side of the fuselage, the tilt angle of the first front prop is set smaller than 90° by a predetermined angle, and the tilt angle of the second front prop is set larger than 90° by the predetermined angle,
In the two front props located on the right side of the fuselage, the tilt angle of the third front prop is set larger than 90° by the predetermined angle, and the tilt angle of the fourth front prop is set smaller than 90° by the predetermined angle.
Control method of vertical take-off and landing aircraft. 제9항에서,
상기 동체의 좌측에 위치하는 2개의 후방프롭에서 제1후방프롭의 캔트각은 0°보다 미리 정해진 각도만큼 크게, 제2후방프롭의 캔트각은 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되며,
상기 동체의 우측에 위치하는 2개의 후방프롭에서 제3후방프롭의 캔트각은 0°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 크게, 제4후방프롭의 캔트각은 0°보다 상기 미리 정해진 각도만큼 작게 설정되는
수직이착륙기의 제어방법.
In claim 9,
In the two rear props located on the left side of the fuselage, the cant angle of the first rear prop is set larger than 0° by a predetermined angle, and the cant angle of the second rear prop is set smaller by the predetermined angle,
In the two rear props located on the right side of the fuselage, the cant angle of the third rear prop is set greater than 0° by the predetermined angle, and the cant angle of the fourth rear prop is set smaller than 0° by the predetermined angle.
Control method of vertical take-off and landing aircraft.
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