KR102243228B1 - 고정익 항공기의 해제 및 포획 - Google Patents

고정익 항공기의 해제 및 포획 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인 다중로터 헬리콥터 및 고정익 항공기를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 무인 다중로터 헬리콥터는 고정익 항공기를 지지 및 보유하기 위해 고정익 항공기에 커플링될 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 추후에 고정익 항공기를 발사장으로부터 해제 고도까지 상승시킬 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 또한 고정익 항공기를 해제 속도까지 가속시키도록 그리고 해제 속도에 도달 시 고정익 항공기를 해제할 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 추후에 발사장으로 복귀할 수도 있다.

Description

고정익 항공기의 해제 및 포획{RELEASE AND CAPTURE OF A FIXED­WING AIRCRAFT}
본 개시내용은 일반적으로 항공기 로지스틱스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고정익 항공기의 해제 및 포획에 관한 것이다.
고정익 항공기는 많은 상업적, 군사적 및 민간 업무를 수행한다. 비행 중이라면, 고정익 항공기는 장거리 순항 시에 파워 효율적이고 효과적이다. 그러나, 고정익 항공기는 통상 이륙을 위해 가속하고 착륙을 위해 감속하는데 충분한 활주로 공간을 필요로 한다.
본 개시내용에 따르면, 고정익 항공기의 해제 및 포획과 관련된 단점과 문제점이 감소되거나 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 무인 다중로터 헬리콥터 및 고정익 항공기를 포함한다. 무인 다중로터 헬리콥터는 고정익 항공기를 지지 및 보유하기 위해 고정익 항공기에 커플링될 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 추후에 고정익 항공기를 발사장으로부터 해제 고도까지 상승시킬 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 또한 고정익 항공기를 해제 속도까지 가속시키도록 그리고 해제 속도에 도달 시 고정익 항공기를 해제할 수도 있다. 무인 다중로터 헬리콥터는 추후에 발사장으로 복귀할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 본 발명의 방법은 무인 다중로터 헬리콥터를 고정익 항공기에 커플링시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 고정익 항공기를 발사장으로부터 해제 고도까지 상승시키는 단계와, 고정익 항공기를 해제 속도까지 가속시키는 단계를 더 포함할 수도 있따. 본 발명의 방법은 해제 속도에 도달 시 고정익 항공기를 무인 다중로터 헬리콥터로부터 해제하는 단계를 포함할 수도 있다. 본 발명의 방법은 또한 무인 다중로터 헬리콥터를 발사장으로 복귀시키는 단계를 포함할 수도 있다.
특정 실시예의 기술적인 이점은 고정익 항공기로부터 착륙장치와 같은 관련없는 장비를 제거할 수 있다는 것을 포함할 수 있다. 고정익 항공기를 해제 및 포획하기 위해 다중로터 헬리콥터에 의존함으로써, 고정익 항공기는 보다 경량이며 보다 연료 효율적일 수 있어, 보다 긴 비행 시간 및/또는 추가적인 페이로드가 가능해진다. 해제 및 포획 시스템에 의해 제공되는 다른 이점은 고정익 항공기를 발사 및 착륙시키는데 필요한 영역이 감소되어, 항공기가 이용될 수 있는 곳에서의(예컨대, 헬리패드, 고르지 않은 작은 토지 및 빌딩에서의) 조건과 운용을 확장시킬 수 있다. 또 다른 이점은 발사 장치와 네트 회수 시스템에 의한 고정익 항공기에 가해지는 손상을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 기술적 이점은 후속하는 도면, 상세한 설명 및 청구항으로부터 본 기술 분야의 숙련된 기술자에게 쉽게 이해될 것이다. 또한, 구체적인 이점이 상술되었지만, 다양한 실시예는 열거된 이점을 전부 또는 전부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수 있다.
도 1은 특정 실시예에 따른 무인 다중로터 장치를 사용하여 고정익 항공기를 해제하기 위한 예시적인 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 특정 실시예에 따른 무인 다중로터 장치를 사용하여 고정익 항공기를 포획하기 위한 예시적인 시스템을 도시하는 도면.
도 3a 내지 도 3c는 특정 실시예에 따른 무인 다중로터 장치의 사시도.
도 4는 특정 실시예에 따른 무인 다중로터 장치를 사용하여 고정익 항공기를 해제 및 포획하기 위한 예시적인 방법의 개략도.
본 개시내용의 보다 양호한 이해를 용이하게 하기 위해, 특정 실시예에 대한 이하의 예가 제공된다. 이하의 예는 본 개시내용의 범주를 제한하거나 한정하는 것으로 이해되어선 안 된다. 본 개시내용의 실시예 및 실시예의 이점은 도 1 내지 도 4를 참조하면 가장 잘 이해될 것인데, 이들 도면에서 유사한 도면부호는 유사하고 대응하는 부품을 나타내는데 사용된다.
무인 고정익 항공기는 많은 상업적, 군사적 및 민간 업무를 수행한다. 예컨대, 군인들은 장거리 정찰 임무를 수행하기 위해 고정익 항공기를 이용할 수 있는 반면, 농부들은 큰 토지를 조사하기 위해 자율 항공기에 의존할 수 있다. 이들 항공기는 자율적으로 비행하거나 조종사에 의해 원격 제어될 수 있다. 비행 중이라면, 고정익 항공기는 장거리 순항 시에 파워 효율적이고 효과적이다. 그러나, 고정익 항공기는 이륙을 위해 가속하고 착륙을 위해 감속하는데 충분한 활주로 공간을 필요로 한다.
많은 활주로 비의존 기술이 제한된 활주로 공간으로 인해 야기된 문제점을 극복하기 위해 시도되고 있다. 예컨대, 레일 발사 장치가 항공기를 공중으로 신속히 추진시킬 수 있으며, 한편으론 네트 또는 다른 수용 장치가 항공기의 복귀 시 항공기를 포획할 수 있다. 그러나, 레일 발사 장치는 부피가 커서 배치하는데 어려움이 있다. 또한, 비행 속도로 복귀하고 있을 때, 네트 시스템은 항공기가 더 높은 속도로 네트 속으로 날아오게 되면 항공기에 손상을 입힐 수도 있다.
제한된 활주로 공간으로 운용하면서 고정익 항공기의 이점을 이용하기 위해, 본 개시내용의 실시예는 고정익 항공기를 하늘로 상승시키고, 그리고 해제 속도에 도달할 때까지 항공기와 함께 가속시키기 위해 헬리콥터와 같은 무인 다중로터 장치를 이용하는데, 해제 속도에 도달한 시점에서 다중로터 헬리콥터는 항공기를 해제하고 발사 영역으로 복귀할 수 있다. 고정익 항공기를 포획하기 위해, 다중로터 장치는 항공기의 순항 고도까지 다시 상승하고, 항공기의 순항 속도로 이행하고, 항공기에 재연결하고, 제자리비행(hover)으로 감속하며, 그리고 발사장으로 하강할 수 있다. 이런 방식으로, 고정익 항공기는 활주로가 이용가능한지 여부와 상관 없이 임의의 장소로부터 발사되어 착륙할 수 있다.
고정익 항공기를 해제 및 포획하기 위해 다중로터 헬리콥터를 사용하는 것은 현재의 시스템에 의해 실현되지 못하는 많은 기술적 이점을 제공한다. 본 개시내용의 특정 실시예는 고정익 항공기로부터 착륙장치와 같은 관련없는 장비를 제거할 수 있다. 이로 인해 항공기는 보다 경량이며 보다 연료 효율적일 수 있다. 관련없는 장비의 제거는 또한 보다 긴 비행 시간 또는 추가적인 페이로드를 가능케 한다. 다른 이점은 특정 실시예에 따르면 고정익 항공기를 발사 및 착륙시키는데 필요한 영역이 감소되어, 항공기가 이용될 수 있는 곳에서의(예컨대, 헬리패드, 고르지 않은 작은 토지 및 빌딩에서의) 조건과 운용을 확장시킬 수 있다는 것이다. 또한, 몇몇의 실시예는 발사 장치와 네트 회수 시스템에 의한 고정익 항공기에 가해지는 손상을 감소시킬 수 있다. 도 1 내지 도 4는 그런 이점 및 다른 이점을 제공할 수 있는 무인 다중로터 해제 및 포획 시스템에 대한 추가적인 상세 사항을 제공한다.
도 1은 무인 다중로터 장치(120)를 사용하여 고정익 항공기(130)를 해제하기 위한 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 발사장(110) 상에서 고정익 항공기(130)에 커플링된다. 발사장(110)은 다중로터 장치(120)가 고정익 항공기(130)와 함께 이륙하고 그리고/또는 복귀하는 것을 허용하는 임의의 적절한 장소를 나타낸다. 몇몇의 실시예에서, 발사장(110)은 활주로를 수용할 수 없는 영역을 나타낼 수 있다. 예컨대, 발사장(110)은 선상의 헬리패드, 빌딩의 옥상, 고르지 않은 지형, 인구가 밀집한 행사장, 또는 이륙을 위해 가속하고 착륙 시에 감속하기 위해 활주로 공간을 필요로 하는 항공기에는 적합하지 않은 임의의 다른 장소일 수 있다.
고정익 항공기(130)를 전개시키기 위해, 다중로터 장치(120)는 복합 발사 경로(140)를 따라가도록 고정익 항공기(130)를 이륙 및 상승시킬 수 있다. 복수의 요인이 복합 발사 경로(140)의 고도 및 방향을 결정할 수도 있다. 이들 요인은 고정익 항공기(130)의 비행 경로 및 임무, 주변 환경 조건(예컨대, 인근 빌딩, 펜스 등), 규정(예컨대, 연방 항공 규정 또는 지방 조례), 바람 및 기상 패턴, 및 고정익 항공기(130) 및/또는 다중로터 장치(120)의 설계 한계(예컨대, 배터리 용량, 날개 길이 등)를 포함할 수도 있다. 복합 발사 경로(140)는 또한 상승 속도 및 이륙 용량과 같은 다중로터 장치(120)의 능력에 기초하여 변경될 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 고정익 항공기(130)에 커플링된 다중로터 장치(120)는 발사장(110)으로부터 수직으로 이륙될 수 있다. 다중로터 장치(120)는 500 분당 피트(fpm)의 속도에서 1000 피트의 해제 고도까지 상승할 수 있다. 상승 속도에서, 다중로터 장치(120)는 해제 고도까지 상승하는데 대략 2분 정도 걸릴 수도 있다.
몇몇의 실시예에서, 해제 고도에 도달 시, 다중로터 장치(120)는 해제 경로(150)에 따라 전방 방향으로 이동할 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 해제 경로(150)의 방향으로 복합 발사 경로(140) 도중에 임의의 각도로 상승할 수도 있다. 다중로터 장치(120)는 해제 속도에 도달할 때까지 해제 경로(150)를 따라 계속 가속할 수도 있다.
고정익 항공기(130)의 크기 및 능력에 따라, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기로 하여금 해제 후에 비행을 유지할 수 있게 하는 임의의 적절한 해제 속도까지 가속할 수 있다. 예컨대, 고정익 항공기(130)는 농업용 농약 살포기로서 농약을 분배할 수 있다. 이런 경우 고정익 항공기(130)가 장거리 정찰 임무를 수행하는 중이라서 보다 빠른 속도(예컨대, 100 내지 120 ㎞/h)에서 순항할 필요가 있는 경우보다는 더 느린 해제 속도(예컨대, 30 내지 40 ㎞/h)를 요구할 수도 있다.
몇몇의 실시예에서, 고정익 항공기(130)는 다중로터 장치(120)의 가속을 향상시키기 위해 자체 추진 시스템을 이용할 수 있다. 이는 해제 속도까지 가속시키는데 필요한 시간을 단축시키고 그리고 고정익 항공기(130)가 해제된 후에 비행을 유지하는데 충분한 속도에서 운용되는 것을 보장할 수 있다.
해제 속도에 도달 시, 다중로터 장치(120)는 해제 위치(160)에서 고정익 항공기(130)를 해제할 수 있다. 특정 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 해제 속도에서 고정익 항공기(130)와 함께 이동하지만, 미리 결정된 좌표와 같은 특정 목적지에 도달할 때까지는 고정익 항공기(130)를 해제하지 않을 수도 있다.
해제 위치(160)에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 분리시키기 위해 해제 기구를 개시시킬 수 있다. 몇몇의 실시예에선, 고정익 항공기(130)가 다중로터 장치(120) 대신에 해제 기구를 개시시킬 수도 있다. 특정 실시예에서, 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 이들 양 장치가 해제 시에 개별적으로 작동할 준비가 되어 있음을 보장하기 위해 해제 시퀀스가 조화될 수도 있다.
고정익 항공기(130)를 해제한 후에, 다중로터 장치(120)는 해제후 경로(170)를 따라갈 수 있다. 해제후 경로(170)는 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 사이의 간섭을 감소시킬 수도 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)는 다중로터 장치(120)의 로터에 의해 고정익 항공기(130)와의 다운드래프트 간섭이 야기되는 것을 방지하기 위해 해제후 경로(170)를 따라서 고정익 항공기(130)로부터 멀어지는 방향으로 상승될 수도 있다.
고정익 항공기(130)의 해제(및 임의의 해제후 기동) 이후에, 다중로터 장치(120)는 단일 복귀 경로(180)를 따라서 발사장(110)으로 복귀할 수 있다. 도시된 실시예는 발사장(110)으로 복귀하는 다중로터 장치(120)를 도시하고 있지만, 몇몇 실시예에서 다중로터 장치(120)는 다른 장소로 복귀할 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 복수의 고정익 항공기(130)가 전개될 필요도 있다. 다중로터 장치(120)는 제1 발사장(110)으로부터 제1 고정익 항공기(130)를 발사하고 그리고 제2 고정익 항공기(130)를 해제하기 위해 제2의 다른 발사장(110)까지 단일 복귀 경로(180)를 따라갈 수도 있다. 이런 방식으로, 단일 다중로터 장치(120)는 복수의 장소로부터 복수의 고정익 항공기를 발사할 수도 있다.
발사장(110)으로 복귀한 후에, 다중로터 장치(120)는 복귀하는 고정익 항공기(130)를 포획하기 위한 신호를 위해 공회전 및/또는 대기할 수 있다. 도 2는 무인 다중로터 장치(120)를 사용하여 고정익 항공기(130)를 포획하기 위한 예시적인 시스템(200)을 도시한다.
고정익 항공기(130)를 포획하기 위한 신호를 수신하면, 다중로터 장치(120)는 단일 발사 경로(210)를 따라 발사장(110)으로부터 상승할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 고정익 항공기(130)를 포획하기 위한 신호는 임의의 원격 장소로부터 수동으로 송신될 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 포획 신호는 고정익 항공기(130)로부터 송신될 수도 있다. 예컨대, 고정익 항공기(130)가 다중로터 장치(120)에 대한 미리 결정된 범위(예컨대, 1, 5, 10 ㎞ 등) 내에 있을 때, 고정익 항공기(130)는 포획 신호를 다중로터 장치(120)에 통신할 수도 있다. 다중로터 장치(120)는 후속적으로 고정익 항공기(130)를 포획하는 프로세스를 개시할 수도 있다.
도 1에 도시된 발사 경로의 고려 사항 이외에도, 단일 발사 경로(210)는 고정익 항공기(130)의 복귀 거리 및 기수방위, 배터리 수명, 및 다중로터 장치(120)에 의해 이용되는 포획 기구와 같은 복수의 추가적인 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 고정익 항공기(130)는 정찰 임무로부터 복귀 중일 수도 있으며, 발사장(110)으로부터 10 킬로미터에 있을 수도 있다. 다중로터 장치(120)는, 이용가능한 배터리 파워에 기초하여 고정익 항공기의 포획 시퀀스의 개시 이전에 고정익 항공기가 5 킬로미터 이내일 때까지 대기할 수도 있는데, 이는 비행 시간을 제한할 수도 있다.
몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 비행하는 동안에 비행 경로가 조화되어 커플링되도록 복수의 센서와 통신 장치를 각각 포함할 수도 있다. 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 GPS 프로세서, 항법 및 자동조종 프로그래밍, 통신 장비, 및 신호 프로세서를 포함하지만 이들에 제한되지 않는 임의의 적절한 개수의 센서 및/또는 통신 장치를 사용할 수도 있다. 추가적으로, 다중로터 장치(120) 및/또는 고정익 항공기(130)는 공중 포획 프로세스를 용이하게 하기 위해 하나 이상의 레이저 센서, 자석, 및 카메라를 이용할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 다중로터 장치(120) 및/또는 고정익 항공기(130)는 포획 시퀀스(212)가 조화될 수도 있다. 포획 속도, 포획 고도 및 포획 벡터를 포함하지만 이들에 제한되지 않는 임의의 적절한 정보가 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 사이에서 통신될 수도 있다. 포획 속도는 각각의 장치가 포획 시퀀스(212) 동안 이동해야하는 속도를 나타낼 수도 있다. 포획 고도는 각각의 장치가 포획 시퀀스(212) 동안 이동해야하는 고도를 나타낼 수도 있다. 포획 벡터는 각각의 장치가 포획 시퀀스(212) 동안 비행하고 있는 이동 방향 및/또는 규모를 나타낼 수도 있다.
다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 사이의 포획 프로세스의 조화는 마스터/마스터, 마스터/슬레이브, 또는 임의의 다른 적절한 통신 구조로서 모델링될 수도 있다. 예컨대, 몇몇의 실시예에서 고정익 항공기(130)는 고정익 항공기(130)가 다중로터 장치(120)에게 지시하는 마스터/슬레이브 구성으로 작동할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 고정익 항공기(130)는 고정익 항공기(130)가 다중로터 장치(120)에 대해 10 ㎞ 이내에 있다면 고정익 항공기(130)를 포획하기 위해 포획 신호를 다중로터 장치(120)로 전송할 수 있다. 고정익 항공기(130)는 단일 발사 경로(210)와 포획 경로(220)를 위해 비행 경로를 전송할 수 있다. 고정익 항공기(130)는 또한 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)가 커플링되면 다중로터 장치(120)가 복귀하도록 발사장(110)을 지정할 수 있다.
도시된 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)가 비행하는 특정 속도 및 벡터를 한정하는 포획 시퀀스(212)를 조화시킬 수 있다. 다중로터 장치(120)는 포획 시퀀스(212)에 의해 표시된 바와 같이 포획 속도까지 가속 또는 감속하여 포획 경로(220)를 따라 이동할 수 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)는 양 장치가 동기화된 벡터와 속도를 가질 때까지 고정익 항공기(130) 위의 고도에서 비행할 수도 있다. 다중로터 장치(120)는 후속적으로 고도를 낮춰, 예컨대, 하나 이상의 레이저 센서, 자기 커플러, 후크 및/또는 카메라를 사용하여 고정익 항공기(130)와 연결될 수도 있다.
다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 고정익 항공기(130)에 대한 다중로터 장치(120)의 커플링 및 포획을 용이하게 하기 위해 임의의 적절한 장치를 이용할 수도 있다. 예컨대, 몇몇의 실시예에서 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기는 (예컨대, 수형-암형 커넥터를 사용하여) 서로 커플링되도록 특별히 주문 제작될 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 포획하기 위해 통상적인 포획 기구를 가질 수도 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)의 날개 상에 그리고/또는 고정익 항공기(130)의 동체에 래치 결합하기 위해 조정가능 그래플링 아암을 가질 수도 있다. 이런 방식으로, 다중로터 장치(120)는 가변적인 날개 길이, 폭 및 크기를 갖는 다양한 고정익 항공기(130) 모델을 포획할 수도 있다.
다중로터 장치(120)가 고정익 항공기(130)를 포획하면, 다중로터 장치(120)는 후속적으로 2개의 장치를 감속시키고 그리고 복합 복귀 경로(230)를 따라 발사장(110)으로 다시 하강할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 포획하고 그리고 제자리비행에 도달할 때까지 복합 복귀 경로(230)를 따라 감속될 수 있다. 다중로터 장치(120)는 후속적으로 발사장(110) 상으로 하강할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 고정익 항공기(130)는 감속 프로세스에서 도움이 되도록 자체 추진 시스템을 이용할 수도 있다. 이런 방식으로, 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 양자 모두는 제어가능한 안전한 방식으로 발사장(110)으로 복귀할 수도 있다.
본 개시내용의 범주를 벗어나지 않고 시스템(100, 200)에 대한 변경, 추가 또는 생략이 이루어질 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 원격 위치된 제어 영역에서 조종사에 의해 제어될 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 해제하고 그리고/또는 포획하기 위해 자율적으로 운용될 수도 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)는 사전프로그래밍된 복합 발사 경로(140)를 따라서 특정 속도에서 특정 고도까지 상승할 수도 있다. 다중로터 장치(120)는 후속적으로 고정익 항공기(130)를 해제하고 그리고 자동조종 프로그램에 따라 발사장(120)으로 복귀할 수도 있다.
다른 예로서, 고정익 항공기(130)가 운용될 수 있는 장소를 최대화하기 위해, 특정 실시예에서 고정익 항공기(130)는 이용가능한 경우 활주로를 사용하기 위해 착륙장치를 포함할 수도 있으며 그리고 활주로가 이용불가능한 경우에는 다중로터 장치(120)에 의존할 수도 있다. 이는 고정익 항공기(130)가 활주로를 위한 충분한 영역을 갖는 제1 장소로부터 발사되지만 활주로를 지지할 수 없는 제2 장소로 이동하는 경우에 유리할 수도 있다(또는 역으로도 가능하다). 따라서, 제2 장소는 다중로터 장치(120)의 포획 및 해제 능력에 기초하여 고정익 항공기(130)에 계속 의존하여 고정익 항공기를 이용할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c는 특정 실시예에 따른 무인 다중로터 장치(120)의 사시도이다. 도 3a는 프로펠러 클러스터(310a 내지 310d)[총괄하여 "프로펠러 클러스터(310)]의 예시적인 실시예를 도시하는 다중로터 장치(120)의 도면이다. 도시된 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 비행 및 기동을 위한 4세트의 프로펠러 클러스터(310a 내지 310d)를 갖는다. 각각의 프로펠러 클러스터(310)는 하나 이상의 로터(312a 내지 312c)[총괄하여 "로터(312)"]를 가질 수도 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 프로펠러 클러스터(310)는 3개의 로터(312)를 갖는다.
몇몇의 실시예에서, 프로펠러 클러스터(310)는, 비행 속도 및 방향을 제어하기 위해 각각 독립적으로 제어될 수 있는 고정 피치 블레이드일 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 프로펠러 클러스터(310)는 수직 가속 및 상승 속도를 제어하기 위해 가변 피치를 가질 수도 있다. 3개의 로터(312)를 각각 갖는 4개의 프로펠러 클러스터(310)로 도시되어 있지만, 다중로터 장치(120)는 임의의 적절한 개수의 프로펠러 클러스터(310) 및/또는 클러스터 당 로터(312)를 가질 수도 있다.
예컨대, 다중로터 장치(120)는 각각의 프로펠러 클러스터가 단일 로터를 갖는 4개의 프로펠러 클러스터(310)를 가질 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 다중로터 장치(120)의 제어 요건에 따라 추가적인 프로펠러 클러스터(310)를 가질 수도 있다.
도 3b는 다중로터 장치(120)의 정면도이다. 도 3b는 착륙 지지체(320a, 320b) 및 커플링 기구(330)를 갖춘 다중로터 장치(120)를 도시한다.
착륙 지지체(320a, 320b)[총괄하여 "착륙 지지체(320)"]는 다중로터 장치(120)에 의해 고정익 항공기(130)가 착륙장치를 사용할 필요 없이 발사장(110)에 착륙하고 그리고/또는 발사장으로부터 이륙할 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 착륙 지지체(320)는 발사장(110) 상에 정지되어 있을 때 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 양자 모두를 지지하는데 충분한 길이를 가질 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 착륙 지지체(320)는 후퇴가능하며 그리고 다중로터 장치(120)가 발사장(110) 상에 착륙할 때에만 전개된다. 비행 시, 다중로터 장치(120)는 공력 특성을 향상시키기 위해 착륙 지지체(320)를 후퇴시킬 수도 있다.
커플링 기구(330)는 고정익 항공기(130)를 포획 및 지지하는데 적합한 임의의 기구를 나타낸다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 커플링 기구는 다중로터 장치(120)로 하여금 고정익 항공기(130)를 공중에서 포획하여 고정익 항공기(130)를 발사장(110)으로 이송시킬 수 있게 한다. 몇몇의 실시예에서, 커플링 기구(330)는 복수의 후크를 포함할 수도 있으며 그리고 다중로터 장치(120)를 고정익 항공기(130)에 고정시키도록 래치 결합된다. 몇몇의 실시예에서, 커플링 기구(330)는 하나 이상의 레이저 센서, 자석, 및 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130) 사이의 거리와 커플링을 감시하기 위한 카메라를 포함할 수도 있다.
도 3c는 고정익 항공기(130)에 커플링된 다중로터 장치(120)의 상면도이다. 도시된 실시예에서, 프로펠러 클러스터(310)는 각각의 날개와 고정익 항공기(130)의 동체 사이에 위치설정된다. 예컨대, 프로펠러 클러스터(310a, 310b)는 날개의 전방에 그리고 고정익 항공기(130)의 통체의 각 측부에 위치설정된다. 프로펠러 클러스터(310c, 310d)는 날개 후방에 그리고 고정익 항공기(130)의 동체의 각 측부에 위치설정된다. 고정익 항공기(130)로부터 이격된 영역에 프로펠러 클러스터(310a 내지 310c)를 위치설정하는 것은 다중로터 장치(120)가 고정익 항공기(130)에 커플링될 때 다운드래프트 간섭을 제한함으로써 비행 효율과 신뢰성을 향상시킬 수도 있다.
프로펠러 클러스터(310), 로터(312), 착륙 지지체(320), 및 커플링 기구(330) 이외에도, 다중로터 장치(120)는 임의의 적절한 전력 공급 장치를 포함할 수도 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)는 재충전가능 및/또는 교체가능 배터리 시스템을 통해 배터리 전력이 공급될 수도 있다.
본 개시내용의 범주를 벗어나지 않고 시스템(300)에 대한 변경, 추가 또는 생략이 이루어질 수도 있다. 예컨대, 다중로터 장치(120)의 몇몇 실시예는 고정익 항공기(130)를 해제 및 포획하기 위해 비행용 단일 로터를 가질 수도 있다.
다중로터 장치(120) 및/또는 고정익 항공기(130)의 구성요소는 인터페이스, 로직, 메모리, 및 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다. 인터페이스는 입력을 수신하고, 출력을 송신하고, 입력 및/또는 출력을 처리하고, 그리고 다른 적절한 운용을 수행한다. 인터페이스는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 로직은 구성요소의 운용을 수행한다. 예컨대, 로직은 입력으로부터 출력을 생성하기 위해 지시를 실행한다. 로직은 하드웨어, 소프트웨어 및 다른 로직을 포함할 수도 있다. 로직은 컴퓨터 판독가능 매체 또는 임의의 다른 적절한 유형 매체와 같은 하나 이상의 비일시적 유형 매체에 인코딩될 수도 있으며, 그리고 컴퓨터에 의해 실행될 때 운용을 수행할 수도 있다. 프로세서와 같은 특정 로직이 구성요소의 운용을 관리할 수도 있다. 프로세서의 예는 하나 이상의 컴퓨터, 하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 어플리케이션, 및 다른 로직을 포함한다.
도 4는 무인 다중로터 장치(120)를 사용하여 고정익 항공기(130)를 해제 및 포획하기 위한 예시적인 방법(400)의 도식이다. 단계 410에서, 무인 다중로터 장치(120)가 고정익 항공기(130)에 커플링된다. 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 발사장(110) 상에 정지되어 전개되기를 기다릴 수 있다.
단계 420에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 발사장(110)으로부터 해제 고도까지 상승시킬 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 전개시키기 위해 고정익 항공기(130)로부터 해제 신호의 수신 시에 상승 프로세스를 개시한다. 해제 신호의 수신 시, 다중로터 장치(120)는 복합 발사 경로(140)를 따라갈 수 있다. 단계 430에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 해제 속도까지 가속시킨다. 다중로터 장치(120)는 해제 경로(150)를 따라 가속되면서 미리 결정된 해제 고도(예컨대, 1000 ft)까지 상승할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 고정익 항공기는 자체 추진 시스템을 이용함으로서 해제 속도까지의 가속에 도움을 준다.
단계 440에서, 다중로터 장치(120)는 해제 속도에 도달 시 고정익 항공기(130)를 해제한다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)는 각각의 장치가 분리 시 비행하도록 운용되게 해제를 동기화할 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)의 비행 경로와의 간섭을 방지하기 위해 고정익 항공기(130)의 해제 후에 비행 경로를 신속히 조정할 수도 있다. 고정익 항공기(130)의 해제 후에, 단계 450에서 다중로터 장치(120)는 발사장(110)으로 복귀할 수 있다.
단계 460에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)가 포획을 위해 복귀하고 있는지 여부를 결정한다. 몇몇의 실시예에서, 고정익 항공기(130)가 아직 복귀되지 않는 경우, 다중로터 장치(120)는 공회전하면서 고정익 항공기(130)가 포획될 준비가 되었는지 여부를 계속 감시할 수도 있다. 고정익 항공기(130)가 포획될 준비가 되었다는 것을 다중로터 장치(120)가 결정한 경우 또는 다중로터 장치(120)가 고정익 항공기(130) 또는 다른 소스로부터 포획 신호를 수신한 경우, 시퀀스는 단계 462로 진행할 수 있다.
단계 462에서, 다중로터 장치(120)는 발사장(110)으로부터 포획 고도까지 상승한다. 단계 464에서, 다중로터 장치(120)는 포획 속도까지 가속할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 다중로터 장치(120)는 포획 고도와 포획 속도를 고정익 항공기(130)와 조화시킬 수도 있다. 단계 470에서, 다중로터 장치(120)는 고정익 항공기(130)를 포획할 수 있다. 각각의 장치는 하나 이상의 센서와 항법/통신 장비를 사용하여 포획 시퀀스(212)를 용이하게 할 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 포획 속도와 고도는 원격 장소에서 조화될 수도 있다.
단계 480에서, 다중로터 장치(120)는 포획된 고정익 항공기(130)와 함께 제자리비행으로 감속될 수 있다. 이는 다중로터 장치(120)와 고정익 항공기(130)로 하여금 고정익 항공기(130)에 손상을 입히지 않고 제어가능한 방식으로 속도를 감속시킬 수 있게 한다. 단계 490에서, 다중로터 장치(120)는 포획된 고정익 항공기(130)와 함께 발사장(110)으로 하강할 수 있다.
다양한 실시예는 상술된 단계들 중의 일부나 전부를 수행하거나, 또는 전혀 수행하지 않을 수도 있다. 또한, 특정 실시예는 이들 단계를 다른 순서로 또는 동시에 수행할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 단계가 반복될 수도 있다. 시스템(100)의 임의의 적절한 구성요소가 본 발명의 방법의 하나 이상의 단계를 수행할 수도 있다.
본 개시내용의 범주는 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 명세서에 기술된 또는 도시된 예시적인 실시예에 대한 모든 변화예, 대체예, 변형예, 대체예 및 변경예를 포함한다. 본 개시내용의 범주는 본 명세서에 기술된 또는 도시된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다. 또한, 본 개시내용은 본 명세서 내의 각 실시예가 특정한 구성요소, 부품, 기능, 운용 또는 단계를 포함하는 것으로 기술 및 도시하고 있지만, 이들 실시예 중의 임의의 실시예는 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 명세서에 기술된 또는 도시된 임의의 구성요소, 부품, 기능, 운용 또는 단계의 임의의 조합 또는 변경을 포함할 수도 있다. 또한, 특정 기능을 수행하도록 조절, 배열, 구성 또는 작동되는 장치 또는 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 관한 첨부된 청구범위는 그런 장치, 시스템 또는 구성요소를 포함하며, 그런 장치, 시스템 또는 구성요소가 그렇게 조절, 배열, 구성 또는 작동되는 한 그런 특정 기능은 활성화된다.
110 : 발사장
120 : 무인 다중로터 장치
130 : 고정익 항공기
140 : 복합 발사 경로
150 : 해제 경로
160 : 해제 위치
170 : 해제후 경로
180 : 복귀 경로

Claims (20)

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  8. 방법이며,
    무인 다중로터 헬리콥터를 고정익 항공기에 커플링시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터를 사용하여 고정익 항공기를 발사장으로부터 해제 고도까지 상승시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터를 사용하여 고정익 항공기를 해제 속도까지 가속시키는 단계와,
    상기 해제 속도에 도달 시 고정익 항공기를 무인 다중로터 헬리콥터로부터 해제하는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터를 발사장으로 복귀시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터를 발사장으로부터 상승시키고, 무인 다중로터 헬리콥터를 가속시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터를 사용하여 고정익 항공기를 포획하는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터와 포획된 고정익 항공기를 제자리비행으로 감속시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터와 포획된 고정익 항공기를 발사장으로 하강시키는 단계를 포함하고,
    상기 고정익 항공기를 포획하는 단계는,
    무인 다중로터 헬리콥터와 고정익 항공기 사이의 포획 시퀀스를 조화시키는 단계를 더 포함하며, 상기 포획 시퀀스는
    무인 다중로터 헬리콥터와 고정익 항공기가 동기화된 벡터와 속도를 가질 때까지 고정익 항공기 위의 고도에서 무인 다중로터 헬리콥터를 비행시키고, 그 후 이에 응하여 무인 다중로터 헬리콥터의 고도를 낮춰 고정익 항공기를 무인 다중로터 헬리콥터에 연결시키는 단계와,
    무인 다중로터 헬리콥터와 고정익 항공기가 동기화된 벡터와 속도를 가질 때까지 고정익 항공기 위의 고도에서 무인 다중로터 헬리콥터를 비행시키기 전에, 고정익 항공기의 원하는 포획 속도, 고정익 항공기의 원하는 포획 고도 및 고정익 항공기의 원하는 포획 벡터를 고정익 항공기와 무인 다중로터 헬리콥터 사이에서 통신하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 무인 다중로터 헬리콥터를 사용하여 고정익 항공기를 해제 속도까지 가속시키는 단계는 무인 다중로터 헬리콥터의 가속을 향상시키기 위해 고정익 항공기의 추진 시스템을 이용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 고정익 항공기의 해제 시, 무인 다중로터 헬리콥터는 고정익 항공기와의 다운드래프트 간섭을 방지하기 위해 고정익 항공기로부터 멀어지는 방향으로 상승하는 방법.
  11. 제8항에 있어서, 무인 다중로터 헬리콥터는 원격 위치된 조종사에 의해 제어되는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 상승시키는 단계, 가속시키는 단계, 해제하는 단계 및 복귀시키는 단계는 무인 다중로터 헬리콥터에 의해 자율적으로 수행되는 방법.
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