KR102343877B1

KR102343877B1 - 접이식 윙팁 장치를 갖는 항공기

Info

Publication number: KR102343877B1
Application number: KR1020167032234A
Authority: KR
Inventors: 팀 엑스포드; 토니 퐁; 스튜어트 알렉산더
Original assignee: 에어버스 오퍼레이션즈 리미티드
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2021-12-27
Also published as: KR20160147851A; CN106232474A; GB201407197D0; CN106232474B; EP3134314B1; US20170043864A1; WO2015162399A1; US20200010177A1; US10759522B2; EP3134314A1; GB2528231A; US10392101B2

Abstract

항공기는 날개(1)와 윙팁 장치(6)를 포함한다. 윙팁 장치(6)는 운항시 사용되는 운항 형태와, 지상에서 작동시 사용되는 지상 형태 사이에서 이동 가능하다. 지상 형태에서는, 항공기의 폭이 감소되도록 운항 형태로부터 윙팁 장치가 내측으로 접힌다. 윙팁 장치(6)는 윙팁 장치의 날개보 비임(10, 12)을 통해 힌지축(14)을 따라 날개에 연결되며, 이 중 하나의 비임은 고정축에 대하여 회전하도록 장착되고, 다른 하나의 비임은 좀 더 자유로운 움직임을 위해 구형 베어링(15)에 장착된다. 윙팁 장치를 회전하도록 다양한 액추에이터의 배치가 제공될 수 있다.

Description

접이식 윙팁 장치를 갖는 항공기{AN AIRCRAFT WITH A FOLDABLE WING TIP DEVICE}

본 발명은 항공기에 관한 것으로, 구체적으로, 한정되는 것은 아니지만 윙팁 장치를 갖는 여객기에 관한 것이다.

최근 대형 여객기에 대한 관심이 높아지고, 이를 위해, 대형의 날개폭(wing span)을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 최대 항공기의 폭은 공항 주위를 운행할 때 요구되는 다양한 간격(예를 들어, 격납 및 안전한 유도로 사용을 위해 요구되는 날개폭 및/또는 지상 간격)을 관리하는 공항 운항 규정에 의해 효율적으로 제한된다.

일부 제안된 설계에 있어서, 항공기가 운항을 위한 형태와 비교하여, 지상에서 항공기의 폭을 감소시킬 수 있도록 접힐 수 있는 윙팁 장치를 갖는 항공기가 제공된다. 그러나, 접이식 구성을 실제로 형성하기 위해서는 기술적으로 어려움들이 있다. 문제점들 중에서, 날개의 설계에 크게 영향을 주지 않고 윙팁 장치를 접거나 펼 수 있는 편리한 힌지 기구를 제공하여야 한다는 점과, 윙팁 장치를 효과적으로 접기 위한 소형 및 경량의 구동력을 제공하여야 한다는 점이 제기된다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해소하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 날개와, 상기 날개의 팁에 형성된 윙팁 장치를 포함하는 항공기가 제공되며, 상기 날개는 상기 윙팁 장치를 향해 모아지는 제1 및 제2 날개보를 갖고, 상기 윙팁 장치는, 상기 항공기의 폭을 증가시키면서 상기 날개로부터 상기 윙팁 장치가 돌출하는 운항시 사용되는 운항 형태와, 상기 항공기의 폭이 감소되도록 상기 윙팁 장치가 상기 운항 형태로부터 회전되는 지상에서 작동시 사용되는 지상 형태 사이에서 이동 가능하며, 상기 윙팁 장치는, 상기 제1 날개보의 종축에 수직하는 고정 힌지축에 대하여 회전이 가능하게 하는 상기 제1 날개보와 결합된 힌지 구조와, 상기 제2 날개보와 결합된 회전 장착 구조를 통해 상기 날개에 연결되고, 상기 고정 힌지축에 대한 회전이 가능하도록 상기 윙팁 장치를 장착하면서, 상기 회전 장착 구조는 상기 회전 장착 구조에 수직하는 상기 제2 날개보에 배치되며, 상기 힌지 구조와 상기 회전 장착 구조는 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에서 상기 힌지축에 대하여 상기 윙팁 장치를 회전할 수 있도록 형성될 수 있다.

이러한 구조를 통해, 모아지는 날개보에 장착된 윙팁 장치에 적합한 접힘 구조를 제공하면서 발생할 수 있는 문제점들을 해결할 수 있다. 상기 회전 장착 구조는 고정축 힌지부에 더하여 윙팁 장치에 필요한 제2 장착 구조를 제공하며, 고정된 힌지 장착이 이루어지는 부분에서 제1 날개보 방향으로 기울어지는 제2 날개보에 이러한 제2 장착 구조가 위치하지만, 모든 장착 구조들이 제1 날개보와 제2 날개보에 위치하는 구멍에 각각 배치되며, 이러한 구멍들은 날개보의 종방향 축들에 수직하는 축을 갖는다.

본 발명의 기술적 사상 범위 내에서는 회전 장착 구조와 같이 고정된 회전축 장착 구조를 제공하는 경사지는 회전 장착 구조를 제공하면서, 특히, 회전 장착 구조는 제2 날개보에 장착되는 구형 베어링을 포함하는 것이 바람직하다. 고정된 힌지축이 형성된 종래 베어링을 선택하는 대신 구형 베어링을 통해 추가적인 자유도를 얻을 수 있기 때문에, 더 많은 움직임의 자유도를 얻을 수 있고, 매우 간단하고, 경량의 베어링 구조를 채택할 수 있다. 또한, 예를 들어, 다른 재료를 사용함에 따른 열팽창으로 인한 용적의 변화가 있더라도, 변경이 매우 용이해진다. 이는 윙팁 장치가 개장(retrofit)되는 경우에 매우 중요하다. 구형 베어링을 사용함으로써, 날개보의 종축에 수직하는 구멍축과 함께 한쪽 날개보에 형성된 구멍에 베어링을 장착하는 것이 가능해지고, 다른쪽 날개보의 종축에 수직하는 고정된 힌지축에 일치하는 회전축을 갖게된다. 구형 베어링은 회전축의 각도를 조금만 변경하여 적용할 필요가 있고, 따라서, 구형 베어링은 전체 구면의 일부만을 포함한다.

운항 형태에 있어서, 윙팁 장치의 후방 에지는 날개의 후방 에지와 연속적으로 이루어질 수 있다. 윙팁 장치의 전방 에지는 날개의 전방 에지와 연속적으로 이루어질 수 있으므로, 날개로부터 윙팁 장치까지 부드럽게 변이된다. 날개와 윙팁 장치 연결부에서 적힘이나 비틀림에 변화가 있는 부분에서도 부드럽게 변이될 수 있음을 이해할 수 있다. 그러나, 날개와 윙팁 장치 사이의 연결부에서 불연속한 부분이 없는 것이 바람직하다. 적어도 윙팁 장치의 뿌리부, 바람직하게는 윙팁 장치의 길이 방향을 따라, 윙팁의 상부면과 하부면이 날개의 상부면과 하부면에 연속적으로 이루어질 수 있다.

윙팁 장치가 지상 형태로 있는 경우, 날개를 포함하는 항공기는 운항에는 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 지상 형태에서는 윙팁 장치가 공력학적 또는 구조적으로 운항에 적합하지 않을 수 있다. 운항시에는 윙팁 장치가 지상 형태로 움직이지 않도록 항공기가 구성된다. 항공기가 운항중에 있는 경우, 항공기는 이를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 항공기가 운항중인 것으로 센서가 감지하는 경우, 지상 형태로 윙팁 장치가 이동되는 가능성을 차단하도록 제어 시스템이 배치된다.

윙팁 장치는, 윙팁 장치에 고정된 제1 단부와 운항 형태에서 날개에 배치되는 제2 말단부를 갖는 날개보 비임을 포함한다. 이러한 날개보 비임을 갖는 고정된 윙팁 장치가 미국특허출원공개 2012/0112005호에 기재되어 있으며, 이들의 내용은 본 명세서에서 참고될 수 있다. 본 발명에 따른 윙팁 장치를 접기 위하여, 날개보 비임은 회전 가능하게 장착되며, 회전 장착 구조는 날개보의 말단부와 고정 단부 사이에 형성된다.

날개보 비임은 윙팁 장치의 힌지축을 관통한다. 날개보 비임은 시위 방향으로 연장하고, 고정된 힌지축을 제한하는 샤프트를 적용하는 관통 구멍을 가질 수 있다. 이러한 관통 구멍은 바람직하게 날개보 비임의 종축에 수직한다.

윙팁 장치는 전방 및 후방 날개보 모두에 연결되는 단일 날개보 비임을 가질 수 있고, 바람직하게 하나 이상의 추가적인 날개보 비임에 제공된다. 힌지 구조를 사용하는 경우, 구형 베어링은 윙팁 장치의 각각의 날개보 비임에 지지될 수 있다. 하기에 기재된 본 발명의 실시 형태에서는, 날개는 전방 및 후방 날개보를 갖고, 여기에서 윙팁의 전방 및 후방 날개보 비임이 각각 장착된다. 전방 날개보 비임이고 단면적이 작은 날개보 비임 중 하나는 힌지축에 가까운 말단부를 갖고, 후방 날개보 비임이고 단면적이 큰 날개보 비임 중 다른 하나는 힌지축 위쪽으로 연장하는 말단부를 갖는다.

힌지 구조는 후방 날개보를 통해 지지되며, 구형 베어링은 전방 날개보를 통해 지지될 수 있다. 힌지 구조와 구형 베어링은 바람직하게 분리되어 있다.

날개보 비임의 말단부는 항공기의 운항 형태에서 후방 날개보를 따라 배치된다.

윙팁 장치와 인접하는 날개에 추가적인 날개보가 제공될 수 있으며, 이러한 추가적인 날개보는 제1 날개보와 제2 날개보 사이에 배치된다. 날개보 비임은 바람직하게 제1 날개보와 이러한 추가적인 날개보 사이에 배치되며, 항공기의 운항 형태에서 이러한 추가적인 날개보를 따라 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통하여 날개의 팁 방향으로 추가적인 강도를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시 형태에서, 윙팁 장치가 지상 형태로 회전되는 경우 날개의 외측 하방으로 날개보 비임을 이동시키도록 날개의 하부면에 개구부가 제공된다는 점에서 유리하다. 이러한 슬롯 형상의 개구부는 제1 날개보와 반대측의 추가적인 날개보를 통해 확장될 수 있다.

본 발명은 전방 날개보와 후방 날개보가 복합재로 형성되는 경우에 특히 유리하다. 이러한 경우에, 날개보의 축에 수직하게 연장하는 날개보에 형성된 구멍이 존재한다는 점에서 상당한 이점이 있다. 그러나, 본 발명의 날개보, 날개의 다른 부품들 및 윙팁 장치는 복합재 또는 금속 합금 또는 다른 재료들로도 형성될 수 있다.

아래 기재된 본 발명의 실시 형태에 있어서, 윙팁 장치는 상기 윙팁 장치에 고정된 제1 단부와, 운항 형태에서 상기 날개에 배치되는 제2 단부를 갖는 날개보 비임과, 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에서 상기 윙팁 장치를 회전하도록 제공되고, 상기 날개보 비임을 작동시키는 하나 이상의 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 여러가지 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어, 유압 또는 전자식으로 구동하는 적절한 종류가 될 수 있다.

윙팁 장치는 날개의 팁 연장부가 될 수 있고, 예를 들어, 윙팁 장치는 평형의 팁 연장부가 될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 윙팁 장치는 윙렛과 같은 비평형 장치를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 날개와, 상기 날개의 팁에 형성된 윙팁 장치를 포함하는 항공기로서, 상기 윙팁 장치는, 상기 항공기의 폭을 증가시키면서 상기 날개로부터 상기 윙팁 장치가 돌출하는 운항시 사용되는 운항 형태와, 상기 항공기의 폭이 감소되도록 상기 윙팁 장치가 상기 운항 형태로부터 회전되는 지상에서 작동시 사용되는 지상 형태 사이에서 이동 가능하고, 상기 윙팁 장치는, 상기 윙팁 장치에 고정되는 제1 단부와 상기 운항 형태에서 상기 날개에 배치되는 제2 단부를 갖는 날개보 비임과, 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에서 상기 윙팁 장치를 회전하도록 제공되고 상기 날개보 비임을 작동시키는 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 항공기가 제공된다.

윙팁 장치의 날개보 비임에 작동하는 하나 이상의 액추에이터를 통해, 윙팁 장치를 접을 수 있는 소형과 경량의 구조를 제공할 수 있다. 회전을 적용시키기 위해, 날개의 하부면에 개구부가 제공될 수 있고, 날개보 비임은 항공기의 지상 형태에서 이러한 개구부를 통해 돌출할 수 있다.

바람직하게 상기 운항 형태로부터, 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에 있는 중간 형태로 상기 윙팁 장치를 회전시키는 선형 액추에이터인 제1 액추에이터와, 상기 중간 형태로부터 상기 지상 형태로 상기 윙팁 장치를 회전시키는 선형 액추에이터인 제2 액추에이터가 제공된다. 두 개의 액추에이터를 통해, 윙팁 장치를 접는 각 단계에서 위치, 배향 및/또는 크기면에서 적합한 액추에이터를 제공할 수 있게 된다. 아래에서 설명되는 실시 형태에 있어서, 제1 액추에이터는 날개보 비임의 말단부에서 연결되어, 힌지축으로부터 충분히 이격될 수 있다. 이를 통해, 소형의 액추에이터라도 윙팁 장치를 비교적 큰 회전 모멘트를 적용할 수 있으며, 이러한 구성은 운항 형태로부터 윙팁 장치를 접는 제1 단계에서 바람직할 수 있다. 아래에서 설명되는 실시 형태에 있어서, 제2 액추에이터는 상기 말단부와 힌지축 사이의 날개보 비임에 연결된다. 제2 액추에이터는 지상 형태로 윙팁 장치를 접는 제2 단계에서 적합하며, 이러한 제2 단계의 접는 과정은 제1 단계에 비하여 작은 회전 모멘트가 요구된다.

아래에서 설명되는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서, 단일의 액추에이터가 제공된다. 이러한 액추에이터는 날개보 비임에 연결되는 링크와 날개에 연결되는 링크를 포함하는 링크 기구에 연결될 수 있다.

링크 기구는 서로 제1 단부끼리 회전 가능하게 연결되고, 제2 단부는 각각 상기 날개보 비임과 상기 날개에 회전 가능하게 연결되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하고, 액추에이터는 상기 제1 링크 및 제2 링크의 제1 단부와 상기 날개에 회전 가능하게 연결된다.

이러한 단일 액추에이터는 선형 액추에이터 또는 회전 액추에이터가 돌 수 있다.

링크 기구는 서로 제1 단부끼리 회전 가능하게 연결되고, 제2 단부는 각각 상기 날개보 비임과 상기 날개에 유니버셜(universal) 조인트를 통해 회전 가능하게 연결되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함한다. 제2 링크의 제2 단부는 회전시 날개에 고정될 수 있는 액추에이터에 연결될 수 있다.

윙팁 장치가 운항 형태로 있는 경우, 상기 날개에 상기 제1 및 제2 링크의 제1 단부들을 고정하기 위한 잠금 장치가 제공될 수 있다.

윙팁 장치가 지상 형태로 있는 경우, 제1 링크 및 제2 링크는 실질적으로 직선의 경로를 따라 연장할 수 있다. 이 경우에 있어서, 이들은 지상 형태에서 윙팁 장치를 유지하도록 교차대(cross-brace)로서 작동된다.

윙팁 장치가 상기 운항 형태로 있는 경우, 제1 링크 및 제2 링크의 상부면과 하부면은, 윙팁 장치와 날개 사이의 하중을 전달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 납작한 러그가 표면에 제공된다.

많은 수의 링크를 갖는 좀 더 복잡한 링크 기구도 제공될 수 있다.

윙팁 장치의 각이동량에 대한 액추에이터의 선형 또는 회전 이동량의 비율은, 윙팁 장치의 무게 중심이 상기 힌지축으로부터 수평 방향으로 멀리 이격된 영역에서 비교적 크고, 윙팁 장치의 무게 중심이 힌지축과 수평 방향으로 가까운 영역에서 비교적 작도록 하나 이상의 액추에이터들이 배치될 수 있다.

"비교적 크다"와 "비교적 작다"라는 용어와, "비교적 멀다"와 "비교적 가깝다"라는 의미는 서로의 비교를 의미하는 것이지, 다른 제3의 구성과 비교하는 의미가 아님을 알 수 있다. 이러한 구성을 통해, 윙팁에 작용되는 회전 모멘트가 비교적 큰 경우, 액추에이터의 기계적 이점이 비교적 높아지고, 윙팁에 작용되는 회전 모멘트가 비교적 작은 경우, 액추에이터의 기계적 이점이 비교적 낮아진다. 아래에서 설명되는 본 발명의 실시 형태로부터, 설명되는 배치들은 액추에이터와 윙팁 사이에서 두 개의 액추에이터 및/또는 링크 기구를 가짐으로써 실현되고, 이를 통해, 윙팁의 이동량에 대한 액추에이터의 이동량의 확장을 변경할 수 있다.

본 발명은 군용기에 적용될 수 있지만, 특별하게 여객기인 경우에 이점을 갖는다. 항공기는 바람직하게 여객기이다. 이러한 여객기는 바람직하게 많은 수의 여객을 수용할 수 있도록 복수의 열과 칼럼 좌석를 포함하는 선객실을 포함한다. 항공기는 적어도 20명, 바람직하게 적어도 50명, 바람직하게 50명을 훨씬 초과하는 여객 용량을 갖는다. 항공기는 바람직하게 동력기이다. 항공기는 바람직하게 항공기를 추진하기 위한 엔진을 포함한다. 항공기는 날개, 바람직하게는 하부 날개에 장착되는 엔진을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 전술한 항공기용 날개가 제공된다.

본 발명의 일 양태와 관련하여 설명된 특징들은 본 발명의 다른 양태에도 당연히 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제1 양태의 항공기와 관련하는 특징부가 본 발명의 제2 양태의 항공기에도 적용될 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.

본 발명의 실시 형태들은 예시로서 첨부되는 개략적인 도면들을 참고하여 설명될 수 있다.

도 1은 윙팁 장치가 설치될 수 있는 여객기의 평면도이다.
도 2a는 여객기에 설치된 날개와 윙팁 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2b는 윙팁 장치가 지상 형태에 있을 때 도 2a의 날개와 윙팁 장치를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 따른 윙팁 장착을 나타내기 위해, 도 2a 및 도 2b에 기재된 일반적인 형태의 날개와 윙팁 장치의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 기재된 실시 형태의 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 제1 액추에이터의 구조를 나타내기 위해, 도 2a 및 도 2b에 기재된 일반적인 형태의 날개와 윙팁 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 제2 액추에이터의 구조를 나타내기 위해, 도 2a 및 도 2b에 기재된 일반적인 형태의 날개와 윙팁 장치의 정면도이다.
도 6a는 본 발명의 추가적인 실시 형태에 따른 제3 액추에이터의 구조를 나타내기 위해, 도 2a 및 도 2b에 기재된 일반적인 형태의 날개와 윙팁 장치의 평면도로서, 윙팁 장치는 운항 형태로 되어 있다.
도 6b는 도 6a에 따른 제3 액추에이터의 구조를 나타내기 위해, 도 6a에 기재된 날개와 윙팁 장치의 정면도로서, 윙팁 장치는 지상 형태로 되어 있다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b에 기재된 날개와 윙팁 장치의 일부의 정면도로서, 윙팁 장치는 운항 형태로 되어 있다.

도 1은 동체(2), 날개(3), 꼬리날개(4) 및 엔진(5)을 갖는 여객기(1)를 나타낸다. 도 1에 기재된 항공기는 윙팁이 장착될 수 있는 본 발명의 항공기의 일 실시예를 나타낸다. 윙팁은 항공기의 제조중에 개장(retrofit)되거나 장착될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 기재된 일 실시예인 날개(3)의 일부를 나타내는 사시도로서, 이러한 날개(3)는 팁에 형성된 윙팁 장치(6)를 포함한다. 도 2a 및 도 2b에 있어서, 내부 날개 구조의 일부를 도시하기 위해 날개 스킨은 제거되었으며, 도 3a를 참고하여 좀 더 상세히 설명되었다.

윙팁 장치(6)는 운항 형태(도 2a)와 지상 형태(도 2b) 사이에서 움직일 수 있다. 운항 형태에 있어서, 윙팁 장치(6)의 전단 에지와 후단 에지(7', 8')는 날개(3)의 전단 에지 및 후단 에지(7, 8)와 연속된다. 또한, 윙팁 장치(6)의 상부면 및 하부면(도시되지 않음)은 날개의 상부면 및 하부면(도시되지 않음)과 연속된다. 따라서, 날개(1)로부터 윙팁 장치(3)까지 부드럽게 변이된다.

윙팁 장치(6)는 운항용으로 운항 형태에 배치되어 있다. 운항 형태에 있어서, 윙팁 장치(6)는 항공기의 폭을 증가시키며, 이를 통해, 예를 들어, 유도 항력 성분을 줄이고 양력을 증가시키는 효율적인 공역학적인 효과를 제공할 수 있다. 원칙적으로, 항상 이러한 대형의 폭을 유지하고, 간단하게 대형의 고정익을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 최대 항공기의 폭은 공항 주위를 운행할 때 요구되는 다양한 간격(예를 들어, 격납 및 안전한 유도로 사용을 위해 요구되는 날개폭 및/또는 지상 간격)을 관리하는 공항 운영 규정에 의해 효율적으로 제한된다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 윙팁 장치(6)는 지상에서 사용되는 지상 형태에서 이동이 가능하다. 지상 형태(도 2b)에 있어서, 윙팁 장치(6)는 전술한 운항 형태로부터 내측으로 접힌다.

날개의 폭의 변화는 그 자체로 알려져 있다. 예를 들어, 제안된 일부 설계에 있어서, 군용기에는 운항에 필요한 형태와 비교하여 지상에서의 항공기의 폭을 줄이도록 상향으로 접힐 수 있는 날개가 제공된다. 그러나, 이러한 구조의 단점은 운항 형태에서 확고하게 고정하고 날개를 이용하기 위해 중량의 액추에이터 및/또는 고정 기구가 필요하다는 점이다.

또한, 도 3a를 참조하면, 복합재로 제조된 후방 날개보(10)와 전방 날개보(11)를 갖는 날개(3)가 도시되었다. 윙팁 장치(6)는 후방 날개보 비임(12)과 전방 날개보 비임(13)을 갖고, 날개보 비임(12, 13)은 윙팁에 고정되지만, 날개보(10, 11)에 각각 회전 가능하게 장착된다. 후방 날개보 비임(12)과 후방 날개보(10)는 고정익(14)에 대하여 도 3a의 점선으로 기재된 바와 같이 힌지 결합되도록 회전 가능하게 연결되고, 이러한 고정축 회전 연결이 가능하도록 후방 날개보(10)에 가로지르는 구멍이 제공된다. 특히, 날개보(10)는 복합 구조이기 때문에, 이러한 가로지르는 구멍은 날개보(10)의 종축에 수직하게 연장한다. 전방 날개보 비임(13)은 날개의 전방 날개보(11)의 구멍에 고정된 구형 베어링(15)에 장착된다. 구형 베어링(15)의 중심은 고정 힌지축(14)에 위치된다. 구형 베어링(15)은 도 3a에는 도시되지 않았지만, 도 3b에 도시되었다. 전방 날개보 비임(13)의 단부는 전방 날개보 비임(13) 상에서 가로지르는 방향으로 돌출하는 부분에 의해 베어링(15)에 연결된다. 따라서, 날개보(11)에 형성된 날개보 비임(13)의 장착을 통해, 회전축 주위에 대하여 회전 가능하지만, 날개보(10)에 날개보 비임(12)의 다른 회전 연결은 고정축(14)에 대해서는 회전 움직임이 제한된다. 이러한 구성은 후방 및 전방 날개보가 평행하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 후방 날개보 비임(12)은 후방 날개보(10)를 따라 고정 힌지축(14) 위쪽으로 연장하고, 리브(18)에 인접하는 말단부(12a)를 갖는다. 해제 가능한 래치(도시되지 않음)이 이러한 말단부(12a)에 제공될 수 있으며, 이러한 래치는 리브(18)에 형성된 개구부에 결합될 수 있다. 래치가 결합된 채로, 후방 날개보 비임은 회전되지 않고 유지되고, 따라서, 윙팁 장치(6)는 운항 형태에서 고정된다. 그러나, 필요하다면, 지상 형태에서, 힌지축(14)에 대하여 윙팁을 접지 않고 래치가 해제될 수 있으며, 운항 형태에서 지상 형태로 윙팁을 회전하도록 액추에이터 구조가 적용될 수 있다. 이러한 회전 움직임 동안, 힌지축(14) 위쪽으로 연장하는 후방 날개보 비임(12)의 일부는 개구부를 갖는 날개의 하부 스킨을 지나 하방으로 회전할 수 있으며, 이러한 회전이 가능하도록 개별적으로 작동된 도어(도시되지 않음)를 통해 폐쇄될 수 있다. 추가적인 날개보(16, 도 3a에 도시, 도 2a 및 도 2b에 도시되지 않음)가 리브(18) 안쪽으로 연장하면서 날개의 팁에서 날개보들(10, 11) 사이에 제공된다. 날개보(16)는 후방 날개보(10)의 반대측에서 후방 날개보 비임(12)에 인접하게 놓여, 그 부분에서 날개에 추가적인 강도를 제공할 수 있으며, 이를 통해, 후방 날개보 비임(12)의 말단부가 하방으로 회전 가능하도록 날개의 하부 스킨에 개구부를 형성할 수 있는 특별한 이점을 갖는다. 운항 형태에서 윙팁 장치(6)를 고정하기 위한 하나 이상의 잠금 장치와, 지상 형태에서 윙팁 장치(6)를 고정하기 위한 하나 이상의 잠금 장치가 제공될 수도 있다.

후방 날개보 비임(12)의 회전에 영향을 미치기 위해 본 발명의 다른 실시 형태에서 적용될 수 있는 다양한 액추에이터 구조를 설명하기로 한다.

도 4는 제1 액추에이터(19)와 제2 액추에이터(25)를 사용하는 제1 액추에이터 구조를 나타낸다. 제1 액추에이터(19)는 중심축(21)에 회전 가능하게 장착된 회전 장착 L-형 링크와 중심축(23)에서 날개에 회전 가능하게 장착되고 중심축(24)에서 상기 L-형 링크의 일단부에 회전 가능하게 연결되는 선형 액추에이터 기구(22)를 포함한다. 선형 액추에이터는 전진과 후퇴가 가능한 유압식 또는 전자식 액추에이터가 될 수 있다. 도 4는 윙팁 장치가 지상 형태와 중간 형태(윙팁 장치가 운항 형태와 지상 형태 사이에 있는 형태) 모두에 있는 경우, 액추에이터의 위치를 나타낸다. 나타난 액추에이터의 성분 위치가 중간 형태와 지상 형태 사이에서 다른 경우, 도 4에서 "숫자'" 표시는 중간 형태에서의 성분을 나타내기 위해 사용되었다. 또한, 제2 액추에이터(25)가 제공되며, 날개와 날개보 비임(12)에 회전 가능하게 연결되는 제2 선형 액추에이터 기구를 포함한다. 운항 형태로부터 지상 형태를 향해 도 4에서 얇은 선으로 도시된 중간 형태로 회전하는 제1 단계를 통해 윙팁 장치를 회전하도록 제1 액추에이터(19)가 사용된다. 제2 액추에이터(26)는 이러한 제1 단계의 움직임을 지나도록 작동되면서, 윙팁 장치에 작용하는 대부분의 힘이 제1 액추에이터(18)에 작용하며, 이는 실질적으로 회전 모멘트보다 더 크게 작용할 수 있고, 실질적으로 회전축(14)으로부터 더 벗어나 있다. 부재번호 27a는 운항 형태에서 윙팁 장치의 무게 중심의 위치를 나타내고, 부재번호 27b는 운항 형태에서 무게 중심의 위치를 나타낸다. 윙팁 장치의 무게 중심은 윙팁 장치가 회전하기 시작할 때에서 지상 형태로 더 빠르게 상승되므로, 이 단계에서 최대의 회전 모멘트가 요구된다. 윙팁 장치를 운항 형태로 회전하기 위해, 전술한 과정과는 반대 과정이 일어나고, L-형 링크(20)는 자동적으로 후방 날개보 비임(12)을 결합하거나 해제한다.

도 5는 제2 액추에이터(30)와, 제1 링크(31) 및 제2 링크(32)를 포함하는 링크 기구를 사용하는 제2 액추에이터 구조를 나타낸다. 링크들(31, 32)는 중심축(33)에서 각각의 제1 단부들끼리 연결된다. 링크(31)의 제2 단부는 날개에 회전 가능하게 연결되고, 링크(32)의 제2 단부는 후방 날개보 비임(12)에 회전 가능하게 연결된다. 액추에이터는 일단부에서 힌지축(14)에 인접하는 날개에 회전 가능하게 연결되고, 타단부에서 중심축(33)에 연결된다. 도 5는 윙팁 장치가 지상 형태와 중간 형태(윙팁 장치가 운항 형태와 지상 형태 사이에 있는 형태) 모두에 있는 경우의 액추에이터의 위치를 나타낸다. 나타난 액추에이터의 성분 위치가 중간 형태와 지상 형태 사이에서 다른 경우, 도 5에서 "숫자'" 표시는 중간 형태에서의 성분을 나타내기 위해 사용되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 종류의 액추에이터의 구조는 매우 소형화될 수 있고, 윙팁 장치를 전체 회전하기 위해 선형 액추에이터의 길이를 소량으로만 변경할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 회전하는 액추에이터(40)와 한 쌍의 링크(41, 42)를 사용하는 제3 액추에이터 구조를 나타낸다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 내부 날개 구조의 일부를 나타내기 위해 상부 날개 스킨은 제거되었다. 도 3a를 참고하여 설명된 사항에 더하여 추가적인 날개보(16)를 도 6a 및 도 6b에서 볼 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 날개보는 날개의 팁 방향으로 두께가 감소하도록 가늘어지며, 이러한 가늘어지는 형상을 통해, 운항 형태에서 링크(42)가 날개보 하부에 적용될 수 있다(도 6a에 있어서, 명확하게 나타내기 위해 날개보(16) 뒤쪽의 링크(42)의 일부가 점선이 아닌 실선으로 나타남). 링크(41, 42)는 중심축 조인트(43)에서 제1 단부들끼리 서로 연결된다. 링크(42)의 제2 단부는 제1 카단(cardan) 조인트(44)에서 후방 날개보 비임(12)에 연결된다. 회전하는 액추에이터(40)는 공간이 허락되는 날개에 장착되고, 제2 카단 조인트(45)를 통해 링크(41)의 제2 단부에 연결된다. 도 6a는 운항 형태에 있는 액추에이터 구조와 윙팁을 나타내며, 도 6b는 지상 형태에 있는 액추에이터 구조와 윙팁을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 링크(41, 42)는 지상 형태에서 직선의 경로를 따라 연장하고, 이를 통해, 지상 형태에서 윙팁 장치(6)를 고정하기 위한 바람부는 조건에서 중요한 교차대(cross-brace)를 제공한다. 사용시에는, 액추에이터(42)의 회전으로 인하여 윙팁 장치가 회전하도록 링크(41, 42)를 통해 후방 날개보 비임(12)에 힘이 작용된다. 이러한 액추에이터의 구조를 통해 접히는 경우 소형화 될 수 있고, 공간이 제한되더라도 팁에 인접하는 날개에 적용될 수 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 구조는 도 6c에 도시된 것과 같이 다양한 방법으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 윙팁 장치(6)가 운항 형태에 있는 경우, 날개 구조에 잠금 구조(도시되지 않음)을 제공하기 위해, 링크(41, 42)의 회전 연결부(43)에 스피곳(47)이 제공될 수 있다. 또한, 운항 형태에서 링크들이 상부 날개 스킨(49)에 연결된 스트링거(48)와 윙팁 장치(6)의 일부인 도어에 연결된 스트링거(50) 사이에서 끼워 맞춤이 가능하도록 링크(41, 42)의 두께를 조절할 수 있다. 또한, 윙팁 장치가 완전한 운항 형태로 위치되는 경우, 도 6c에 도시된 링크(41, 42)와 스트링거(48, 50) 사이의 작은 간극은 존재하지 않으며, 따라서, 수직 하중이 스트링거(48, 50)와 링크(41, 42)의 상하부면으로부터 돌출하는 납작한 러그(52)를 통해 전달될 수 있다.

본 발명은 특정 실시 형태와 관련하여 설명과 도시되었지만, 당업자라면 본 명세서에 도시되지 다양한 변형을 생각할 수 있다. 예로서, 윙팁 장치는 반드시 도면에 도시된 형상이 될 필요는 없으며, 다양한 다른 형상을 가질 수 있다. 전술한 설명, 숫자 또는 부품들은 알려지고, 분명하거나 예측 가능한 균등물로 언급되었으므로, 이러한 균등물은 개별적으로 설명되었지만 통합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 결정하기 위한 특허청구범위에 참고로 사용되어야만 하고, 이러한 균등물을 포함하도록 구성되어야 한다. 바람직하고, 유리하며, 편리한 것으로 설명된 본 발명의 숫자와 특징들은 선택적인 것이며, 첨부되는 특허청구범위의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 일부 실시 형태에서 유리한 것으로 기재되었지만, 이러한 선택적인 숫자와 특징부들은 다른 실시 형태에서는 바람직하지 않을 수 있으므로, 생략될 수도 있다.

Claims

날개와, 상기 날개의 팁에 형성된 윙팁 장치를 포함하는 항공기로서,
상기 날개는 상기 윙팁 장치를 향해 모아지는 제1 및 제2 날개보를 갖고,
상기 윙팁 장치는, 상기 항공기의 폭을 증가시키면서 상기 날개로부터 상기 윙팁 장치가 돌출하는 운항시 사용되는 운항 형태와, 상기 항공기의 폭이 감소되도록 상기 윙팁 장치가 상기 운항 형태로부터 회전되는 지상에서 작동시 사용되는 지상 형태 사이에서 이동 가능하며,
상기 윙팁 장치는, 상기 제1 날개보의 종축에 수직하는 고정 힌지축에 대하여 회전이 가능하게 하는 상기 제1 날개보와 결합된 힌지 구조와, 상기 제2 날개보와 결합된 회전 장착 구조를 통해 상기 날개에 연결되고,
상기 윙팁 장치가 상기 고정 힌지축에 대한 회전이 가능하도록 장착되면서, 상기 회전 장착 구조가 상기 회전 장착 구조에 수직하는 상기 제2 날개보에 배치되며,
상기 힌지 구조와 상기 회전 장착 구조는 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에서 상기 고정 힌지축에 대하여 상기 윙팁 장치를 회전할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 1 항에 있어서,
상기 회전 장착 구조는 상기 제2 날개보에 장착되는 구형 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 1 항에 있어서,
상기 윙팁 장치는 상기 윙팁 장치에 고정되는 제1 단부와, 상기 운항 형태에서 상기 날개에 배치되는 제2 말단부를 갖는 날개보 비임을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 3 항에 있어서,
상기 날개보 비임은 상기 윙팁의 상기 힌지축을 관통하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제1 날개보와 상기 제2 날개보는 각각 후방 및 전방 날개보를 포함하고, 상기 운항 형태에서 상기 날개보 비임의 말단부는 상기 후방 날개보를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 윙팁 장치에 인접하는 상기 날개에 제공되는 추가 날개보를 더 포함하고, 상기 추가 날개보는 상기 제1 날개보와 상기 제2 날개보 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 6 항에 있어서,
상기 날개보 비임은 상기 제1 날개보와 상기 추가 날개보 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 5 항에 있어서,
상기 전방 날개보와 상기 후방 날개보는 복합재로 제조되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 윙팁 장치는 상기 윙팁 장치에 고정된 제1 단부와, 운항 형태에서 상기 날개에 배치되는 제2 단부를 갖는 날개보 비임과,
상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에서 상기 윙팁 장치를 회전하도록 제공되고, 상기 날개보 비임을 작동시키는 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 운항 형태로부터, 상기 운항 형태와 상기 지상 형태 사이에 있는 중간 형태로 상기 윙팁 장치를 회전시키는 제1 액추에이터와,
상기 중간 형태로부터 상기 지상 형태로 상기 윙팁 장치를 회전시키는 제2 액추에이터가 제공되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 액추에이터와 상기 제2 액추에이터는 선형 액추에이터인 것을 특징으로 하는 항공기.
제 9 항에 있어서,
상기 날개보 비임에 연결되는 링크와 상기 날개에 연결되는 링크를 포함하는 링크 기구에 연결되는 단일 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 13 항에 있어서,
상기 링크 기구는 서로 제1 단부끼리 회전 가능하게 연결되고, 제2 단부는 각각 상기 날개보 비임과 상기 날개에 회전 가능하게 연결되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하고,
상기 액추에이터는 상기 제1 링크 및 제2 링크의 제1 단부와 상기 날개에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 13 항에 있어서,
상기 단일 액추에이터는 선형 액추에이터인 것을 특징으로 하는 항공기.
제 13 항에 있어서,
상기 단일 액추에이터는 회전 액추에이터인 것을 특징으로 하는 항공기.
제 13 항에 있어서,
상기 링크 기구는 서로 제1 단부끼리 회전 가능하게 연결되고, 제2 단부는 각각 상기 날개보 비임과 상기 날개에 유니버셜(universal) 조인트를 통해 회전 가능하게 연결되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 17 항에 있어서,
상기 윙팁 장치가 상기 운항 형태로 있는 경우, 상기 날개에 상기 제1 및 제2 링크의 제1 단부들을 고정하기 위한 잠금 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 17 항에 있어서,
상기 윙팁 장치가 상기 지상 형태로 있는 경우, 상기 제1 링크 및 제2 링크는 실질적으로 직선의 경로를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 17 항에 있어서,
상기 윙팁 장치가 상기 운항 형태로 있는 경우, 상기 제1 링크 및 제2 링크의 상부면과 하부면은, 상기 윙팁 장치와 상기 날개 사이의 하중을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기.
제 9 항에 있어서,
상기 윙팁 장치의 각이동량에 대한 상기 액추에이터의 선형 또는 회전 이동량의 비율은, 상기 윙팁 장치의 무게 중심이 상기 고정 힌지축으로부터 수평 방향으로 멀리 이격된 영역에서 크고, 상기 윙팁 장치의 무게 중심이 상기 고정 힌지축과 수평 방향으로 가까운 영역에서 작은 것을 특징으로 하는 항공기.
제 1 항의 항공기를 구성하는 날개.