KR102432711B1 - 베인을 갖는 덕트 팬 - Google Patents

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KR102432711B1
KR102432711B1 KR1020220013554A KR20220013554A KR102432711B1 KR 102432711 B1 KR102432711 B1 KR 102432711B1 KR 1020220013554 A KR1020220013554 A KR 1020220013554A KR 20220013554 A KR20220013554 A KR 20220013554A KR 102432711 B1 KR102432711 B1 KR 102432711B1
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fan
duct
blades
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inlet vane
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KR1020220013554A
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임진우
강동훈
김기민
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국방과학연구소
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms

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Abstract

일 실시예에 따른 덕트 팬은, 내측에 팬을 수용할 수 있는 덕트 프레임, 상기 팬의 상측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 입구 베인, 및 상기 팬의 하측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 출구 베인을 포함하고, 상기 입구 베인의 상기 블레이드의 일부는 독립적으로 제어될 수 있다.

Description

베인을 갖는 덕트 팬{DUCTED FAN WITH VANES}
본 발명은 덕트 팬에 관한 것이다.
회전익기(rotorcraft, rotary wing aircraft)란, 회전하는 날개에 의하여 양력을 얻어서 나는 항공기를 뜻한다. 예컨대, 헬리콥터 또는 복합형 회전익기 등이 회전익기에 속한다.
복합형 회전익기 중 팬-인-바디(Fan-in-body) 및 팬-인-윙(Fan-in-wing) 비행체는 비행에 필요한 양력 및 조종력 발생을 위하여, 덕티드 팬 베인 시스템(Ducted fan vane system)을 사용한다.
이러한 복합형 회전익기에 사용되는 덕티드 팬 베인 시스템은, 충분한 조종력을 발생시킴과 더불어 덕트를 차폐시키는 덮개 역할을 수행할 수 있는 형상 및 구동 메커니즘을 갖춘 베인이 필요로 한다.
종래기술의 일 예로서 한국 등록특허 제1663792(공개일 2016년 06월 27일) 에는 비행체용 덕트 팬에 관하여 기재되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시예에 따른 목적은 덕트 팬의 상부로 유입되는 공기의 유동을 개선함으로써, 조종력을 향상시킬 수 있는 베인을 갖는 덕트 팬을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 덕트 팬은, 내측에 팬을 수용할 수 있는 덕트 프레임, 상기 팬의 상측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 입구 베인, 및 상기 팬의 하측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 출구 베인을 포함하고, 상기 입구 베인의 상기 블레이드의 일부는 독립적으로 제어될 수 있다.
상기 입구 베인의 각각의 상기 블레이드가 수평과 이루는 각도는, 서로 동일 또는 상이할 수 있다.
상기 입구 베인은, 상기 입구 베인의 양 단부에 배치되고, 유입되는 유동을 보정할 수 있는 적어도 하나 이상의 제어 블레이드, 및 상기 입구 베인의 중앙부에 위치되고, 수평에 대하여 기 설정된 각도로 기울어진 복수 개의 메인 블레이드를 포함할 수 있다.
상기 제어 블레이드는, 수평에 대하여 수직으로 형성될 수 있다.
상기 메인 블레이드는, 상기 입구 베인의 단부로부터 상기 입구 베인의 중앙부로 향할수록 수평에 대하여 이루는 각도가 점진적으로 감소될 수 있다.
상기 메인 블레이드는 하나의 구동요소에 의하여 구동될 수 있다.
상기 구동요소는, 상기 메인 블레이드의 각각에 연결되는 구동 암을 포함할 수 있다.
상기 구동 암의 길이는, 상기 입구 베인의 단부로부터 상기 입구 베인의 중앙부로 향할수록 증가될 수 있다.
상기 제어 블레이드는, 상기 제어 블레이드와 마주보는 상기 덕트 프레임의 상부의 내측면과 평행하도록 형성될 수 있다.
상기 입구 베인 및 상기 출구 베인의 상기 복수 개의 블레이드는 수평과 평행하도록 틸팅될 수 있다.
일 실시예에 따른 덕트 팬은, 상기 팬과 상기 출구 베인 사이에 배치되고, 상기 팬의 토크를 상쇄시킬 수 있는 스테이터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 목적은 덕트 팬의 상부로 유입되는 공기의 유동을 개선함으로써, 조종력을 향상시킬 수 있는 베인을 갖는 덕트 팬을 제공하는 것이다.
도1은 종래의 덕트 팬의 형상을 나타낸다.
도2는 종래의 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도3은 일 실시예에 따른 덕트 팬의 사시도를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도5는 제2 실시예에 따른 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도6은 제3 실시예에 따른 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도7은 제3 실시예에 따른 덕트 팬의 메인 블레이드의 각도가 제어되는 형상을 나타낸다.
도8은 제3 실시예에 따른 덕트 팬의 구동요소의 이동에 따른 메인 블레이드의 각도 변화를 나타낸다.
도9는 일 실시예에 따른 덕트 팬의 입구 베인 및 출구 베인이 폐쇄된 형상을 나타낸다.
도10은 종래의 덕트 팬과 일 실시예에 따른 덕트 팬의 측력, 수직력, 및 회전 모멘트 계수를 나타낸다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 덕트 팬의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 종래의 덕트 팬의 형상을 나타낸다.
도2는 종래의 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도1 및 도2를 참조하면, 종래의 덕트 팬(1000)의 경우, 입구 베인(200)에 배치되는 복수 개의 블레이드(250)의 각각은 수평에 대하여 기울어진 각도가 서로 동일할 수 있다.
이 경우, 입구 베인(200)의 양 단부로 유입되는 유체(예를 들면, 공기)는, 입구 베인(200)에 배치되는 복수 개의 블레이드 중 입구 베인(200)의 양 단부에 위치되는 일부의 블레이드 및 덕트 프레임(100)의 구조적 형상으로 인하여 유체의 흐름이 방해받을 수 있다. 즉, 덕트 프레임(100)의 내측면(예컨대, 후술할 덕트 립(Duct Lip))과 입구 베인(200)의 단부에 배치되는 블레이드는 입구 부위의 유동에 간섭됨으로써, 원활한 유체의 흐름을 저해할 수 있다. 이로 인하여, 종래의 덕트 팬의 경우 조종에 필요한 충분한 조종력을 생성하는 데 있어 장애가 발생할 수 있다.
이하, 도3내지 도9를 참조하여 전술한 문제점을 개선할 수 있는 일 실시예에 따른 덕트 팬의 구조적 형상을 설명한다.
도3은 일 실시예에 따른 덕트 팬의 사시도를 나타낸다.
도3을 참조하면, 일 실시예에 따른 덕트 팬(2000)은, 내측에 팬(400)을 수용할 수 있는 덕트 프레임(100), 팬(400)의 상측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 입구 베인(200), 팬(400)의 하측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 출구 베인(300), 및 팬(400)과 상기 출구 베인(300)의 사이에 형성되고, 팬(400)의 토크를 상쇄시킬 수 있는 스테이터(500)를 포함하여 형성될 수 있다.
덕트 프레임(100)은 덕트 팬의 구조적 골격을 이루며, 내부에 팬(400)을 수용할 수 있다. 덕트 프레임 내부에 수용되는 팬(400)이 구동되어 회전됨에 따라, 덕트 프레임(100)의 상부로부터 유체(예를 들면, 공기)가 유입될 수 있다. 유입된 유체는 덕트 프레임의 하부로 방출될 수 있다.
여기서, 유체가 유입되는 덕트 프레임(100)의 상부에는 입구 베인(200)이 배치되고, 반대로 유체가 방출되는 덕트 프레임(100)의 하부에는 출구 베인(300)이 배치될 수 있다. 상기 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)은 복수 개의 블레이드를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 블레이드는 수평에 대하여 기 설정된 각도로 기울어져 배치될 수 있다. 상기 각각의 블레이드의 상측 단부는 서로 평행하도록 나란히 배치될 수 있다.
여기서, 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)에 배치되는 복수 개의 블레이드의 형상으로 인하여, 덕트 프레임(100)으로 유입 및 방출되는 유체의 유동은 방향성을 가지며 편향(偏向)될 수 있다. 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)에 배치되는 복수 개의 블레이드의 구체적인 형상은 이하 도4에서 상세히 설명한다.
도4는 일 실시예에 따른 덕트 팬의 단면도를 나타낸다.
도4를 참조하면, 출구 베인(300)에 배치되는 복수 개의 블레이드(350)는 수평과 수직인 축에 대하여 반시계 방향으로 기울어진 상태로 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 덕트 팬 주변부의 유체는 입구 베인(200)으로 유입되고, 덕트 프레임(100)의 내부를 통과하여, 출구 베인(300)으로 방출될 수 있다. 상기 유체의 유동은 출구 베인(300)에 배치된 복수 개의 블레이드를 통과하며 우측으로 편향될 수 있으며, 이로 인하여 덕트 팬의 전방과 후방을 관통하는 중심 축에 대하여 시계 방향의 회전 모멘트(Rolling moment)을 발생시킬 수 있다. 여기서, 덕트 팬의 전방과 후방을 관통하는 중심 축은, 도면 상의 X축과 평행한 축일 수 있다. 즉, 상기 중심 축은 팬(400)이 배치되는 덕트 팬의 중심 부분을 관통하며, 복수 개의 블레이드가 배열된 방향과 평행한 축일 수 있다. 다시 말하면 중심 축은 입구 베인(200)과 출구 베인(300)의 사이에 위치되고, 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)의 복수 개의 블레이드와 평행하게 놓인다. 출구 베인(300)에 배치되는 복수 개의 블레이드(350)는, 수평에 대하여 기울어진 각도가 모두 동일할 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 입구 베인(200)의 경우, 상기 입구 베인의 상기 블레이드의 일부는 독립적으로 제어될 수 있고, 따라서 입구 베인(200)에 배치되는 복수 개의 블레이드는 수평에 대한 기울기가 서로 동일 또는 상이할 수 있다.
다시 말해, 입구 베인(200)은, 상기 입구 베인의 양 단부에 배치되고, 유입되는 유체의 유동을 보정할 수 있도록 형성된 적어도 하나 이상의 제어 블레이드(251), 및 상기 입구 베인의 중앙부에 위치되고, 수평에 대하여 기 설정된 각도로 기울어진 복수 개의 메인 블레이드(252)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 메인 블레이드(252)는 수평에 수직인 축에 대하여 시계 방향으로 기울어져 배치될 수 있다. 따라서, 입구 베인(200)으로 유입되는 유체의 유동은, 입구 베인(300)에 배치된 복수 개의 메인 블레이드(252)를 통과하며 좌측으로 편향되도록 제어될 수 있으며, 이로 인하여 덕트 팬에 시계 방향의 회전 모멘트(Rolling moment)을 발생시킬 수 있다.
입구 베인(200)에 의하여 발생된 회전 모멘트는 덕트 팬(2000)에 시계 방향의 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서 일 실시예에 따른 덕트 팬(2000)은 항공기(예를 들면, 회전 익기(rotorcraft))의 팬-인-바디(Fan-in-body) 및 팬-인-윙(Fan-in-wing)에 장착될 수 있고, 덕트 팬에 발생되는 회전력은 덕트 팬이 장착된 항공기에 조종력을 발생시킬 수 있다.
이때, 입구 베인(200)의 양 단부에는 상기 메인 블레이드(252)와 상이한 각도로 기울어진 상태로 형성되는 제어 블레이드(251)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 덕트 팬(2000)에서, 상기 제어 블레이드(251)는 수평과 수직인 각도로 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 덕트 팬의 경우, 입구 베인(200)에 배치되는 복수 개의 블레이드의 각각은, 입구 베인(200) 상에서 배치되는 위치에 관계없이 동일한 기울기로 형성될 수 있는데, 이 경우 입구 베인(200)의 양 단부에서 발생되는 덕트 프레임(100)과의 구조적 간섭(예를 들면, 후술할 덕트 립과의 간섭)으로 인하여, 유체의 유동이 저해되는 현상이 발생할 수 있었다.
반면, 일 실시예에 따른 덕트 팬(2000)의 경우, 입구 베인(200)의 양 단부에 수평과 수직인 방향으로 배치되는 제어 블레이드(251)로 인해 입구 베인(200)으로 유입되는 유체의 유동이 원활한 상태일 수 있다. 이 때, 제어 블레이드(251)는 입구 베인(200)의 일 단부로부터 2개의 블레이드, 및 타 단부로부터 2개의 블레이드를 포함할 수 있다. 다만 여기서 제어 블레이드가 포함할 수 있는 블레이드의 개수는 도4에 개시된 바로 제한되는 것은 아니며, 덕트 팬의 크기, 형상, 용도 및 블레이드의 전체 개수에 따라 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
일 실시예에 따른 덕트 팬(2000)의 스테이터(500)는, 상기 출구 베인(300)과 팬(400)의 사이에 배치될 수 있다. 덕트 프레임(100)내의 팬(400)이 회전함에 따라, 덕트 팬 자체에 팬(400)과 반대 방향으로 회전하고자 하는 토크(Torque)가 발생하게 된다. 이 때, 스테이터(500)는 팬(400)과 반대 방향으로 유동을 회전시킴으로써, 팬(400)에 의하여 발생하는 토크를 상쇄시킬 수 있다. 스테이터(500)는, 복수 개의 스테이터 블레이드를 포함하여 형성될 수 있다.
도5는 제2 실시예에 따른 덕트 팬(3000)의 단면도를 나타낸다.
도5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 덕트 팬(3000)의 입구 베인(200)은, 입구 베인(200)의 양 단부에 배치되는 제어 블레이드(251), 및 입구 베인(200)의 중앙부에 배치되는 메인 블레이드(252)를 포함할 수 있다.
상기 메인 블레이드(252)는, 전술한 실시예에서와 같이, 수평에 수직인 축에 대하여 시계 방향으로 기울어져 배치될 수 있다. 따라서, 입구 베인(200)으로 유입되는 유체의 유동은, 입구 베인(300)에 배치된 복수 개의 메인 블레이드(252)를 통과하며 좌측으로 편향되도록 제어될 수 있다. 이로 인하여 덕트 팬에 시계 방향의 회전 모멘트(Rolling moment)을 발생시킬 수 있다.
제2 실시예에 따른 덕트 팬(3000)의 입구 베인(200)의 양 단부에 배치되는 제어 블레이드(251)는, 상기 제어 블레이드와 마주보는 상기 덕트 프레임의 상부의 내측면과 평행하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제어 블레이드(251)의 일 측면이 마주보는 덕트 프레임(100)의 일 표면인 덕트 립(110)과 평행하도록 배치될 수 있다. 여기서 덕트 립(110)은, 덕트 프레임(100)의 내측 표면 중, 덕트 프레임의 두께가 변화되는 입구부 표면을 일컫는다. 제어 블레이드(251)는 덕트 프레임(100)의 덕트 립(110)과 평행하도록 배치됨으로써, 입구 베인(200)의 양 단부에서 발생되는 덕트 프레임(100)과의 구조적 형상으로 인하여 발생되는 유동의 간섭 현상을 저감시킬 수 있다. 따라서, 팬(400)이 구동되어 회전함으로써 발생되는 덕트 팬(3000)의 회전 모멘트를 증가시킬 수 있다. 이 때, 제어 블레이드(251)는 입구 베인(200)의 일 단부로부터 2개의 블레이드, 및 타 단부로부터 2개의 블레이드를 포함할 수 있고, 다만 제어 블레이드가 포함할 수 있는 블레이드의 개수는 도5에 개시된 바로 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 따른 덕트 팬(3000)의 팬(400), 스테이터(500), 및 출구 베인(300)과 출구 베인에 배치되는 블레이드(350)는, 전술한 실시예에서와 동일하도록 형성될 수 있다.
도6은 제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)의 단면도를 나타낸다.
도6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)의 입구 베인(200)은, 입구 베인(200)의 양 단부에 배치되는 제어 블레이드(251), 및 입구 베인(200)의 중앙부에 배치되는 메인 블레이드(252)를 포함할 수 있다.
제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)에서, 상기 제어 블레이드(251)는 수평과 수직인 각도로 배치될 수 있으며, 이는 전술한 제1 실시예에 따른 제어 블레이드의 형상 및 배치 구조와 동일할 수 있다.
제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)의 상기 메인 블레이드(252)는, 입구 베인(200)의 중앙부로 향할수록 수직에 대하여 이루는 각도가 점진적으로 감소되도록 형성될 수 있다. 즉, 메인 블레이드(252)는 입구 베인(200)의 중앙부에서 멀어질수록 수직에 가까운 기울기로 형성될 수 있으며, 중앙부에 배치되는 블레이드는 수평에 수직인 축에 대하여 이루는 각도가 가장 크도록 형성될 수 있다. 따라서, 입구 베인(200)의 양 단부에 배치되는 제어 블레이드(251)와 이웃하는 메인 블레이드는 수직에 가까운 기울기로 배치될 수 있다.
제어 블레이드(251)는 수평과 수직인 각도로 배치되고, 메인 블레이드(252)는 각도가 점진적으로 변화하도록 형성됨으로써, 제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)은 상기 덕트 립(110)과 제어 블레이드(251) 사이에서 발생되는 유동의 간섭 현상을 저감시킬 수 있고, 아울러 제어 블레이드(251)와 메인 블레이드(252)의 사이에서 발생되는 유동의 간섭 현상도 저감시킬 수 있다. 따라서, 입구 베인(200)에서 발생되는 덕트 팬(4000)의 회전 모멘트를 전체적으로 증가시킬 수 있다.
이 때, 제어 블레이드(251)는 입구 베인(200)의 일 단부로부터 2개의 블레이드, 및 타 단부로부터 2개의 블레이드를 포함할 수 있고, 다만 제어 블레이드가 포함할 수 있는 블레이드의 개수는 도6에 개시된 바로 한정되는 것은 아니다.
도7은 제3 실시예에 따른 덕트 팬(4000)의 메인 블레이드(252)의 각도가 제어되는 형상을 나타낸다.
도7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 덕트 팬의 메인 블레이드(252)는 하나의 구동요소(270)에 의하여 구동됨으로써 각도가 제어될 수 있다. 상기 구동요소는 복수 개의 구동 암(271)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 구동 암(271)은, 양 단부에 배치되는 제어 블레이드(251)의 사이에 배치된 복수 개의 메인 블레이드(252)에 각각 연결될 수 있다.
이때, 각각의 메인 블레이드에 연결되는 구동 암의 길이는 입구 베인(200)의 중앙부로 향할수록 길게 형성될 수 있고, 이에 따라서 구동 암(271)이 메인 블레이드(252)와 연결되는 연결 부위는 각 메인 블레이드 별로 상이할 수 있다. 구동요소(270)는 수평 방향으로 슬라이딩되며 이동될 수 있고, 구동요소(270)와 하나의 강체(rigid body)를 이루는 구동 암(271) 또한 구동요소(270)를 따라 수평 방향으로 이동될 수 있다. 여기서 구동 암(271)에 연결된 각각의 메인 블레이드(252)는 고정점을 기준으로 회전될 수 있는데, 고정점은 각각의 메인 블레이드(252)의 하측 단부(252R)에 위치될 수 있다.
도8은 제3 실시예에 따른 덕트 팬의 구동요소(270)의 이동에 따른 메인 블레이드(252)의 각도 변화를 나타낸다.
도8을 참조하면, 전술한 바와 같이 구동요소(270) 및 구동요소와 함께 강체를 이루는 구동 암(271)이 수평 이동되는 경우, 각각의 구동 암(271)에 연결된 메인 블레이드(252)는, 각각의 메인 블레이드(252)의 하측 단부(252R)에 배치된 고정점을 기준으로 회전될 수 있다. 이 때, 입구 베인의 중앙부로 향할수록 구동 암(271)의 길이가 길어지므로, 하측 단부(252R)에 배치된 고정점과 구동 암(271)의 연결 부위는 가까워지게 된다. 따라서, 입구 베인의 중앙부에 배치된 메인 블레이드는 구동요소(270)의 수평 이동이 이루어질 시 가장 많이 틸팅될 수 있다.
반면, 입구 베인의 양 단부, 즉 제어 블레이드(251)의 근위에 배치된 메인 블레이드의 경우 구동요소(270)의 수평 이동이 이루어질 시 비교적 작은 각도로 틸팅될 수 있다. 따라서, 구동요소(270)가 구동됨에 따라, 메인 블레이드(252)는 입구 베인(200)의 중앙부에서 멀어질수록 점진적으로 수직에 가까운 기울기로 형성될 수 있다.
도9는 일 실시예에 따른 덕트 팬의 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)이 폐쇄된 형상을 나타낸다.
도9를 참조하면, 전술한 모든 실시예에 따른 덕트 팬에서, 입구 베인(200) 및 출구 베인(300)의 복수 개의 블레이드(250, 350)는 수평과 평행하도록 틸팅될 수 있다. 각각의 블레이드가 모두 수평과 평행하도록 틸팅되는 경우, 유동이 통과되는 덕트 프레임(100)의 입구 및 출구가 차폐되게 된다. 이처럼 덕트 프레임(100)의 입구 및 출구가 차폐됨으로써, 일 실시예에 따른 덕트 팬이 장착될 수 있는 항공기 등의 고속 주행, 및 장거리 주행시 전진하는 항공기의 공기의 저항을 저감시킬 수 있다.
다시 말해, 일 실시예에 따른 덕트 팬이 장착될 수 있는 항공기 등에 있어서, 전진 비행의 경우 전술한 회전 모멘트에 따른 조종력이 필요하지 않을 수 있다. 이 때, 상기 복수 개의 블레이드를 모두 수평과 평행하도록 틸팅시켜 덕트 팬의 입출구를 모두 차폐시킴으로써 복수 개의 블레이드가 덕트 팬의 덮개 역할을 수행하도록 할 수 있다. 따라서, 덕트 팬에 의하여 항공기 등에 발생되는 공기저항을 최소화시킬 수 있다.
도10은 종래의 덕트 팬과 일 실시예에 따른 덕트 팬의 측력, 수직력, 및 회전 모멘트 계수를 나타낸다.
도10의 (a), (b), 및 (c)는 각각 종래의 덕트 팬과 일 실시예에 따른 덕트 팬의 측력 계수(CFY), 수직력 계수(CFZ), 및 회전 모멘트 계수(CMX)를 도시하는 그래프이다. 각 그래프에 표시된 계수의 수치가 높을수록, 상응되는 측력, 수직력, 및 회전 모멘트의 크기가 높을 수 있다.
먼저 도10의 (c)를 참조하면, 종래의 덕트 팬의 경우, 회전 모멘트 계수(CMX)가 음의 값을 가짐을 확인할 수 있으며, 이와 같은 음의 회전 모멘트는 덕트 팬의 조종력 감소로 이어질 수 있다. 반면, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 경우, 회전 모멘트 계수가 양의 값을 가짐을 확인할 수 있다. 다시 말해, 일 실시예에 따른 덕트 팬은 회전 모멘트에 의하여 발생되는 조종력을 향상시킬 수 있음이 확인된다.
수직력(Normal force)은 덕트 팬이 장착된 항공기 등을 수직 방향으로 부양시키는 힘을 의미한다. 즉, 수직력은 항공기 등을 위로 상승시키는 힘에 해당할 수 있다. 전술한 바와 같이 입구 베인에 배치되는 일부 블레이드의 각도를 변경시키는 경우(예컨데, 상술한 제어 블레이드), 회전 모멘트는 개선됨에 비하여 수직력은 감소될 수 있다. 반면, 도10의 (b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 경우 수직력 계수(CFZ)의 감소는 매우 경미한 정도임을 확인할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 경우, 회전 모멘트는 유의미한 수치로 개선됨에도 불구하고, 이에 따른 수직력의 감소는 상대적으로 무시할 수 있을 만큼의 경미한 정도로 발생됨을 확인할 수 있다.
또한 도10의 (c)를 참조하면, 일 실시예에 따른 덕트 팬의 측력은 종래의 덕트 팬에 비하여 상승됨을 알 수 있다. 측력은 상술한 회전 모멘트와 함께 항공기 등의 조종력에 직접적으로 연관된 힘으로서, 일 실시예에 따른 덕트 팬은 측력이 향상됨으로써 종래의 덕트 팬에 비하여 조종력이 향상될 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 덕트 프레임
200: 입구 베인
300: 출구 베인
400: 팬
500: 스테이터

Claims (11)

  1. 내측에 팬을 수용할 수 있는 덕트 프레임;
    상기 팬의 상측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 입구 베인; 및
    상기 팬의 하측에 형성되고, 복수 개의 블레이드를 포함하는 출구 베인;
    을 포함하고,
    상기 입구 베인의 상기 블레이드의 일부는 독립적으로 제어되고,
    상기 입구 베인의 각각의 상기 블레이드가 수평과 이루는 각도는, 서로 동일 또는 상이하고,
    상기 입구 베인은,
    상기 입구 베인의 양 단부에 배치되고, 유입되는 유동을 보정할 수 있는 적어도 하나 이상의 제어 블레이드; 및
    상기 입구 베인의 중앙부에 위치되고, 수평에 대하여 기 설정된 각도로 기울어진 복수 개의 메인 블레이드;
    를 포함하고,
    상기 입구 베인의 상기 복수 개의 메인 블레이드는, 상기 출구 베인의 상기 복수 개의 블레이드가 기울어진 방향과 반대되는 방향으로 기울어지고,
    상기 입구 베인의 상기 적어도 하나 이상의 제어 블레이드는, 상기 입구 베인의 상기 복수 개의 메인 블레이드의 기울기와 상이한 기울기를 지니는,
    덕트 팬.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 블레이드는, 수평에 대하여 수직으로 형성되는,
    덕트 팬.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 블레이드는, 상기 입구 베인의 단부로부터 상기 입구 베인의 중앙부로 향할수록 수평에 대하여 이루는 각도가 점진적으로 감소되는,
    덕트 팬.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메인 블레이드는 하나의 구동요소에 의하여 구동되는,
    덕트 팬.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동요소는, 상기 메인 블레이드의 각각에 연결되는 구동 암을 포함하는,
    덕트 팬.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 암의 길이는, 상기 입구 베인의 단부로부터 상기 입구 베인의 중앙부로 향할수록 증가되는,
    덕트 팬.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 블레이드는, 상기 제어 블레이드와 마주보는 상기 덕트 프레임의 상부의 내측면과 평행하도록 형성되는,
    덕트 팬.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 입구 베인 및 상기 출구 베인의 상기 복수 개의 블레이드는 수평과 평행하도록 틸팅될 수 있는,
    덕트 팬.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 팬과 상기 출구 베인 사이에 배치되고, 상기 팬의 토크를 상쇄시킬 수 있는 스테이터;
    를 더 포함하는,
    덕트 팬.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090084907A1 (en) * 2006-03-01 2009-04-02 Urban Aeronautics Ltd. Ground Effect Vanes Arrangement
KR101846022B1 (ko) * 2017-12-20 2018-04-05 엘아이지넥스원 주식회사 비행체용 베인 시스템
KR20210115881A (ko) * 2020-03-16 2021-09-27 한화에어로스페이스 주식회사 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치

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