KR102444166B1 - 회전익기에 대하여 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치, 관련 회전익기 및 모니터링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비행 상태에 따른 회전익기(3)의 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치(1, 11)에 관한 것으로, 상기 회전익기(3)는 적어도 상기 회전익기(3)의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 회전 구동시키는 동력 장치(4)를 포함하고, 상기 토크 방지 부재(2)는 상기 회전익기(3)의 요잉 운동의 제어에 참여한다.
본 발명에 따르면, 상기 장치(1, 11)는
ㆍ 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하도록 구성된 컴퓨터(여기서, 상기 작동 매개변수는 상기 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 하나 이상의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수임),
ㆍ 상기 작동 매개변수의 상기 현재 값을 상기 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하고 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 결정하도록 구성된 비교 수단
을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 장치(1, 11)는
ㆍ 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하도록 구성된 컴퓨터(여기서, 상기 작동 매개변수는 상기 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 하나 이상의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수임),
ㆍ 상기 작동 매개변수의 상기 현재 값을 상기 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하고 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 결정하도록 구성된 비교 수단
을 포함한다.
Description
본 발명은 회전익기, 특히 헬리콥터에 대한 가용 동력 마진을 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 회전익기를 조종하기 위해서 조종사 또는 조종사들은 대시보드에 배치된 수많은 기기들을 지속적으로 모니터링해야 한다. 이들 온보드 기기들은 특히 회전익기 외부의 조건 및 회전익기의 특정 작동 매개변수 값을 조종사에게 신호로 보낼 수 있다. 이러한 작동 매개변수는 특히 엔진 어셈블리 및/또는 주 동력 전달 상자를 포함하는 동력 장치와 관련될 수 있다.
이러한 회전익기의 동력 장치는 또한 회전익기의 영역 및 가능하게는 적어도 하나의 후방 로터에서 적어도 리프팅 또는 심지어 추진에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터를 회전 구동시킬 수 있다. 이러한 후방 로터는 메인 로터에 의해 생성된 요잉 회전 운동에 대항할 수 있는 토크를 가할 수 있기 때문에 현재 통상적으로 "토크 방지" 로터라는 용어로도 지칭된다. 이하, "토크 방지 부재"라는 표현은 전용 전기 엔진 또는 동력 장치에 의해 회전 구동되는 이러한 후방 로터를 기술하는 것일 수 있다.
또한, 다른 유형의 토크 방지 부재도 회전익기에 적용될 수 있다. 이러한 토크 방지 부재는 특히 추진 또는 견인 프로펠러 및 테일 붐의 출구에서 가스 흐름을 측방향으로 배향시킬 수 있는 이동식 플랩을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.
또한, 물리적인 이유에서, 이 동력 장치에는 비행의 매 순간 조종사가 고려해야 하는 많은 한계가 존재한다. 이들 한계는 동력 상황 표시기를 통해 조종사에게 전송된다.
이러한 동력 상황 표시기는 특히 문헌 EP 3 456 627호, EP 2 631 174호, US 6 371 408호, FR 3 084 057호, EP 2 258 615호, EP 1 841 649호, FR 2 950 324호 및 FR 2 973 340호에 개시되어 있다. 이들 공지된 표시기는 회전익기에서 동력 정보를 제공하는 것을 가능하게 한다. 이들 동력 상황 표시기는 일반적으로 "FLI" 유형 표시기(FLI는 영어 표현 "First Limit Indicator"의 약어임) 또는 "IPL" 유형 표시기(IPL은 영어 표현 "Instrument of First Limitation"에 상응하는 불어 표현의 약어임)로 지칭된다. 이러한 FLI 유형 표시기에서, 특히 로터 토크 또는 엔진 토크 또는 로터 토크와 엔진 토크, 엔진내 가스의 온도 및 엔진에 장착된 가스 발생기의 회전 속도에 기초하여 계산된 토크와 같은 복수의 작동 매개변수가 사용될 수 있다.
그러나, 상기 다양한 표시기들은 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 동력 마진을 나타내는 정보를 회전익기 조종사에게 표시하는 것이 가능하지 않다.
그러나, 특정 회전익기의 경우, 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 이러한 동력 마진은 높은 고도에서의 비행 단계 동안 회전익기를 조종하기 위해 주목될 수 있다. 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 동력 마진의 감소는, 특히 메인 로터가 현재 고도에서, 더 구체적으로는 주변 공기 밀도가 낮은 높은 고도에서 비행하는 단계 동안 회전익기를 유지할 수 있기 위하여, 큰 동력을 생성하는 엔진을 사용함으로써 야기될 수 있다.
보다 정확하게는, 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 동력 마진은 회전익기가 그 비행을 수행하는 고도에 따라 감소하는 것으로 관찰되었다. 이 가용 동력 마진이 너무 낮아지면, 예를 들어 높은 고도에서의 호버링 단계 동안 발생할 수 있는 회전익기의 제어 성능 또는 조종성 성능이 결과적으로 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 비행 상태에 따른 회전익기의 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치의 사용을 제안하는 것이다. 이러한 방식으로, 조종사는 예를 들어 소위 후방 로터 블레이드의 콜렉티브 피치를 동시에 수정하거나 또는 적어도 하나의 추진 프로펠러의 추력을 수정할 수 있는 제어 장치 수준에서의 일정한 마진을 인식하고 유지할 수 있다. 이러한 제어 부재는 방향타를 포함할 수 있으며, 조종사가 방향타의 두 페달에 왼발과 오른발에 의해 추력을 가함으로써 조종사에 의해 작동된다.
따라서, 본 발명은 비행 상태에 따른 회전익기의 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 회전익기는 적어도 공중에서 상기 회전익기의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터를 회전 구동시키는 동력 장치를 포함하고, 상기 토크 방지 부재는 상기 회전익기의 요잉 운동의 제어에 참여한다.
이 장치는
ㆍ 토크 방지 부재의 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하도록 구성된 컴퓨터(여기서, 상기 작동 매개변수는 동력 장치의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 적어도 하나의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수임),
ㆍ 작동 매개변수의 현재 값을 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하고 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 결정하도록 구성된 비교 수단
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해서, 이러한 모니터링 장치는 조종사가 비교 수단에 의해 결정된 작동 매개변수의 현재 값을 미리 결정된 임계값 또는 한계값과 비교할 수 있게 한다.
또한, 토크 방지 부재에 의해 생성되는 추력은 요잉 축의 주위에서 회전익기의 위치를 안정화시킬 수 있다. 이러한 토크 방지 부재는 유리하게는 하나 또는 복수의 후방 로터, 2 개의 추진 또는 견인 프로펠러 또는 테일 붐의 출구에서 가스 흐름을 측방향으로 배향시킬 수 있도록 하는 이동식 플랩에 의해 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 모니터링 장치는 회전익기의 움직임을 제어하고 경우에 따라서는 정지 단계 동안 회전익기를 제 위치에 유지하기 위해 회전익기의 조종사가 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 추력 마진의 최소값을 유지할 수 있게 한다.
유리하게는 컴퓨터 및 비교 수단이 회전익기에 탑재될 수 있다. 대안적으로는 예를 들어 회전익기가 오프 보드 조종실로부터 조종사에 의해 원격으로 제어되는 경우 컴퓨터와 비교 수단을 지상으로 이동시키는 것으로도 구성될 수 있다.
또한, 이러한 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값은 일정하거나 가변적일 수 있다. 실제로, 회전익기의 유형에 따라, 그리고 보다 정확하게는 회전익기의 메인 로터의 제어 유형에 따라, 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값은 시간에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 메인 로터의 회전 속도(NR)가 공칭값 주변에서 가변적인 경우, 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값도 회전 속도(NR)의 현재 값의 함수로서 변화될 수 있다. 그 결과, 토크 방지 부재의 가용 추력 마진도 회전 속도(NR)의 현재 값의 함수로서 가변적이다.
실제로, 모니터링 장치의 컴퓨터는 동력 장치의 가용 동력을 측정하거나 계산할 수 있는 센서 및/또는 적어도 하나의 다른 컴퓨터에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 동력 장치의 가용 동력은 영어 표현 "Full Authority Digital Engine Control"의 약어인 "FADEC 시스템"이라는 규제 시스템으로부터 결정될 수 있다. 이 FADEC 시스템은 실제로 예를 들어 터빈 엔진이 있는 경우 자유 터빈의 회전 속도(N2) 매개변수 및 엔진 토크(TQ)의 매개변수를 통해 동력 장치의 가변 동력을 계산할 수 있다.
또한, 모니터링 장치의 컴퓨터는 유선 또는 무선으로 센서 및/또는 적어도 하나의 다른 컴퓨터에 연결될 수 있어, 회전익기 근처의 외부 공기의 밀도를 나타내는 물리-화학적 매개변수 또는 매개변수(들)를 측정할 수 있게 하고 및/또는 공기의 밀도를 계산할 수 있게 한다.
한 실시예에 따르면, 공기 밀도는 소위 회전익기의 "항공 전자 공학" 컴퓨터에 의해 계산되어 모니터링 장치의 컴퓨터로 전송될 수 있다. 일반적으로, 공기의 밀도를 나타내는 물리-화학적 매개변수를 측정할 수 있도록 하는 공기압 센서 및/또는 공기 온도 센서 및/또는 습도 센서를 항공 전자 공학 컴퓨터에 연결할 수 있다. 또한, 작동 매개변수는 바람직하게는 동력 장치의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도 사이의 비율에 비례하거나 심지어 이와 동일할 수 있다.
또한, 모니터링 장치의 이러한 컴퓨터는 예를 들어 적어도 하나의 전자계산기, 프로세서, 적어도 하나의 집적 회로, 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 시스템, 적어도 하나의 논리 회로를 포함할 수 있으며, 이들 예는 ≪ 컴퓨터 ≫라는 표현에 주어진 범위를 제한하지 않는다. 전자계산기 또는 프로세서라는 용어는 약어 CPU로 알려진 중앙 처리 장치, 그래픽 처리 장치 GPU, 약어 DSP로 알려진 디지털 장치, 마이크로 컨트롤러 등도 가리킬 수 있다.
유리하게는, 상기 장치는 적어도 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 나타내는 조종 정보를 생성함으로써 회전익기의 조종사에게 정보를 알릴 수 있는 적어도 하나의 온보드 기기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 회전익기의 조종사는 모니터링 장치의 온보드 기기에서 작동 매개변수의 현재 값과 미리 결정된 임계값을 시각적으로 확인할 수 있다. 따라서, 조종사가 요잉 운동 제어의 조종성 마진을 평가하기 위하여, 조종사는 예를 들어 작동 매개변수의 현재 값과 미리 결정된 임계값의 시각적 표시를 제공할 수 있는 온보드 기기(들)를 보고 가용 추력 마진의 변화를 시각적으로 확인할 수 있다.
또한, 서로 다른 유형의 온보드 기기들이 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 나타내는 이 정보를 제공하도록 할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 온보드 기기(들)는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진만을 나타내는 조종 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 온보드 기기(들)는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진만을 나타내는 조종 정보를 제공하기 위한 전용이다. 따라서, 회전익기의 조종사는 이 전용 온보드 기기 또는 이들 전용 온보드 기기들을 눈으로 확인함으로써 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 즉시 알 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 온보드 기기(들)는 한편으로 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 나타내는 조종 정보를 생성하고 다른 한편으로 동력 장치의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 다른 마진을 나타내도록 구성될 수 있다.
이 다른 경우에, 본 발명에 따른 모니터링 장치의 온보드 기기(들)는 상기한 4 개의 마진 중 하나를 나타내는 조종 정보를 제공할 수 있다.
이렇게, 이러한 배열은 특히 동일한 온보드 기기에서 회전익기의 조종사에게 정보를 제공하는 것을 가능하게 한다. 제어 화면은 예를 들어 토크 방지 부재의 가용 추력 마진, 동력 장치의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진과 같은 서로 다른 마진을 나타내는 조종 정보를 동시에 또는 교대로 표시할 수 있다.
유리하게는, 조종 정보는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진, 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진 중에서 선택되는 최소값을 나타내는 제1 제한 정보일 수 있다.
이 경우, 조종사가 하나의 동일한 온보드 기기에서 토크 방지 부재의 가용 추력 마진, 동력 장치의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진 중에서 가장 중요한 마진으로 간주되는 마진을 시각적으로 확인할 수 있으므로 조종사의 작업량은 동일하게 유지된다.
또한, 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 모니터링하는 것은 이 제1 제한 정보가 조종성 마진을 나타내는 방향타 마진과 엔진 한계를 나타내는 가용 추력 마진을 서로 일관되게 연결할 수 있게 하여 이 방향타 마진의 부족으로 유도되는 잠재적인 까다로운 상황을 방지한다.
또한, 다수의 개별 모니터링 장치 전용 온보드 기기의 증가를 방지함으로써 회전익기의 질량을 줄일 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 메모리는 작동 매개변수와 구별되는 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값을 저장할 수 있고, 상기 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값은 각각 동력 장치의 적어도 3 가지 속도와 관련되며, 상기 적어도 3 가지 속도는 상기 회전익기의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도를 포함한다.
이러한 방식으로, 본 모니터링 장치는 비행 단계에 따라 미리 정해진 임계값을 조정할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 적어도 회전익기의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터를 회전 구동시키는 동력 장치를 포함하는 회전익기에 관한 것으로, 상기 회전익기는 또한 회전익기의 요잉 운동의 제어에 참여하는 토크 방지 부재를 포함한다.
이러한 회전익기는 비행 상태에 따른 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위해 상기 개시한 바와 같은 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 회전익기는 토크 방지 부재의 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하기 위한 컴퓨터를 포함하며, 이 작동 매개변수는 회전익기의 동력 장치의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 적어도 하나의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수이다.
회전익기는 또한 작동 매개변수의 현재 값을 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하기 위한 비교 수단을 포함하며, 이들 비교 수단은 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 결정할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 비행 상태에 따른 회전익기의 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 방법을 발명 대상으로 가지며, 상기 회전익기는 적어도 회전익기의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터를 회전 구동시키는 동력 장치를 포함하고, 상기 토크 방지 부재는 회전익기의 요잉 운동의 제어에 참여한다.
본 발명에 따르면, 이러한 모니터링 방법은 이하의 단계:
ㆍ 토크 방지 부재의 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하기 위한 계산 단계로서, 상기 작동 매개변수는 동력 장치의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 적어도 하나의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수인 단계,
ㆍ 상기 작동 매개변수의 상기 현재 값과 상기 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값을 비교하기 위한 비교 단계로서, 상기 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 결정하는 것을 가능하게 하는 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다시 말해서, 본 모니터링 방법은 동력 장치의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 물리-화학적 매개변수(들) 사이의 비율의 함수로서 매 순간 작동 매개변수를 계산할 수 있게 한다. 따라서, 본 방법의 이러한 계산 단계는 본 발명에 따른 모니터링 방법에 의해 일정한 시간 간격으로 그리고 자동으로 수행될 수 있다.
작동 매개변수의 현재 값과 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값을 비교하기 위한 비교 단계는 실시간으로 수행되므로, 회전익기의 비행 동안 일정한 시간 간격으로 수행되어, 토크 방지 부재의 수준에서 이용가능한 추력 마진의 최적 모니터링을 보장한다.
유리하게는, 본 모니터링 방법은 적어도 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 나타내는 조종 정보의 생성을 포함하여 회전익기의 조종사에게 정보를 알릴 수 있는 정보 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 정보 단계는 회전익기의 조종사가 토크 방지 부재의 현재 가용 추력 마진을 매 순간 시각적으로 확인할 수 있게 한다. 따라서, 조종사는 추력 마진의 모든 변화를 시각적으로 확인할 수 있고 이 현재 값이 미리 결정된 임계값을 초과하지 않도록 수정 조종 작업을 진행하여 작동 매개변수의 현재 값에 대해 조치를 취할 수 있다.
모니터링 방법의 제1 변형예에 따르면, 정보 단계 동안, 조종 정보는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진만을 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같이, 온보드 기기(들)에 의해 실행되는 이러한 정보 단계는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진만을 나타내는 조종 정보를 생성할 수 있게 한다. 따라서, 조종사는 이 전용 온보드 기기 또는 이들 전용 온보드 기기들을 보고 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 즉시 시각적으로 확인한다.
모니터링 방법의 제2 변형예에 따르면, 정보 단계 동안, 조종 정보는 한편으로는 토크 방지 부재의 가용 추력 마진을 나타낼 수 있고 다른 한편으로는 동력 장치의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 다른 마진을 나타낼 수 있다.
이 제2 변형예에서는, 동일한 온보드 기기에 서로 다른 마진들이 표시될 수 있다. 이렇게 공통 제어 화면은 예를 들어 전술한 다양한 마진을 나타내는 조종 정보를 동시에 또는 교대로 생성할 수 있다.
또한, 다수의 모니터링 프로세스 전용 온보드 기기의 증가를 방지함으로써 회전익기의 질량을 줄일 수 있다.
다른 양상에 따르면, 조종 정보는 예를 들어 토크 방지 부재의 가용 추력 마진, 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진 중에서 선택되는 최소값을 나타내는 제1 제한 정보일 수 있다.
다시 말해서, 토크 방지 부재의 가용 추력 마진이 적어도 하나의 다른 마진에 비해 중요하지 않은 경우, 정보 단계에서 생성된 제1 제한 정보는 적어도 일시적으로 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 가스 발생기의 회전 속도 마진 또는 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 나타낼 수 있다.
추가로, 본 방법은 또한 작동 매개변수의 적어도 하나의 미리 결정된 임계값을 메모리에 저장할 수 있게 하는 저장 단계를 포함할 수 있다. 이 저장 단계는 회전익기의 비행 전에 실행될 수 있다. 이 경우 이러한 저장 단계를 수동으로 수행할 수 있는 것은 회전익기의 조종사 또는 부조종사이다.
하나의 대안에 따르면, 이러한 저장 단계는 또한 유지 보수 작업 중에 또는 회전익기 제조 공장에서, 그러므로 회전익기 수령 전에 수행될 수 있다. 따라서, 이 대안에 따르면, 저장 단계는 회전익기의 조종사 또는 부조종사에 의해 구현되지 않을 수 있다.
실제로, 이러한 저장 단계는 작동 매개변수와 구별되는 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값을 저장할 수 있게 하고, 상기 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값은 각각 동력 장치의 적어도 3 가지 속도와 관련되며, 상기 적어도 3 가지 속도는 회전익기의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도를 포함한다.
이러한 방식으로, 이러한 저장 단계는 예를 들어 회전익기의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도와 같은 동력 장치의 적어도 3 가지 속도의 함수로서 토크 방지 부재의 가용 추력 마진의 현재 값의 비교를 적응시킬 수 있게 한다.
이 경우, 비교 단계는 저장 단계 동안 메모리에 저장된 작동 매개변수의 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값 중 하나와 작동 매개변수의 현재 값을 비교할 수 있게 한다.
본 발명 및 그 장점은 이하의 첨부된 도면을 참조하여 예시로서 주어지는 실시예와 하기 설명 부분에서의 보다 상세한 설명으로 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 회전익기의 측면도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모니터링 장치의 블록도이며,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모니터링 장치의 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 모니터링 장치의 온보드 기기의 특정 예를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명에 따른 모니터링 방법의 유리한 제1 실시를 나타내는 제1 순서도이고,
도 6은 본 발명에 따른 모니터링 방법의 유리한 제2 실시를 나타내는 제2 순서도이다.
도 1은 본 발명에 따른 회전익기의 측면도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모니터링 장치의 블록도이며,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모니터링 장치의 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 모니터링 장치의 온보드 기기의 특정 예를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명에 따른 모니터링 방법의 유리한 제1 실시를 나타내는 제1 순서도이고,
도 6은 본 발명에 따른 모니터링 방법의 유리한 제2 실시를 나타내는 제2 순서도이다.
여러 다른 도면에 나타낸 요소들에는 하나의 동일한 참조 번호가 부여된다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명은 회전익기의 기술 분야 및 이러한 유형의 항공기의 조종을 용이하게 하기 위한 모니터링 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전익기(3)는 동력 장치(4) 및 이 동력 장치(4)에 의해 회전 구동되는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 포함한다. 동력 장치(4)는 특히 적어도 하나의 열 또는 전기 엔진 및 적어도 하나의 주 동력 전달 상자를 포함할 수 있다.
따라서 메인 로터(5)는 적어도 공중에서 회전익기(3)의 리프팅에 참여한다. 예를 들어 후방 로터에 의해 형성된 토크 방지 부재(2)가 테일 붐의 높이에 배치된다. 이 토크 방지 부재(2)는 회전익기(3)의 요잉 운동의 제어에 참여한다. 토크 방지 부재(2)는 또한 메인 로터(5)의 회전에 의해 생성되어 회전익기(3)의 동체로 전달되는 토크를 제어할 수 있게 한다.
다른 변형예에 따르면, 토크 방지 부재(2)는 회전익기(3)의 전후 수직 중앙면에 대해 횡방향으로 연장되는 날개 상에 배치된 추진 또는 견인 프로펠러에 의해 형성될 수도 있다. 그러면 적어도 하나의 좌측 추진 또는 견인 프로펠러가 전후 수직 중앙면에 대해 좌측에 배치될 수 있고 및/또는 적어도 하나의 우측 추진 또는 견인 프로펠러가 전후 수직 중앙면에 대해 우측에 배치될 수 있다.
또 다른 변형예에 따르면, 토크 방지 부재(2)는 또한 테일 붐의 출구에서 가스 흐름을 측방향으로 배향시킬 수 있도록 하는 적어도 하나의 이동식 플랩을 포함할 수 있다. 이러한 토크 방지 부재(2)는 일반적으로 영어 표현 "NO TAil Rotor"를 지칭하는 약어 "NOTAR"로 지칭되며, 이는 회전익기가 테일 붐의 높이에 배치되는 후방 로터를 갖지 않음을 의미한다.
이러한 회전익기(3)는 또한 비행 상태에 따른 회전익기(3)의 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치(1, 11)를 포함한다. 따라서, 이러한 장치(1, 11)는 토크 방지 부재(2)의 수준에서 이용가능한 추력 마진을 매 순간 모니터링하도록 구성된다.
따라서, 이러한 가용 추력 마진은 작동 매개변수의 현재 값을 이 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교함으로써 매 순간 계산된다.
그래서, 도 2 및 3에 도시된 본 발명의 두 실시예에 따르면, 이러한 모니터링 장치(1, 11)는 토크 방지 부재(2)의 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하기 위한 컴퓨터(6, 16)를 포함한다. 또한, 이러한 작동 매개변수는 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 적어도 하나의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수이다. 바람직하게는, 작동 매개변수는 동력 장치(4)의 가용 동력과 공기 밀도 사이의 비율에 비례하거나 심지어 이와 동일할 수 있다.
실제로, 동력 장치(4)의 가용 동력은 회전익기(3)의 FADEC 시스템을 이용하여, 예를 들어 엔진 토크(TQ)의 매개변수 및 동력 장치(4)의 터빈 엔진에 장비된 자유 터빈의 회전 속도(N2)의 매개변수를 측정하는 센서를 통해 결정될 수 있다.
게다가, 모니터링 장치(1, 11)의 컴퓨터(6, 16)는 또한 하나 또는 복수의 센서(20) 및/또는 적어도 하나의 다른 컴퓨터(21)에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있어, 공기 밀도를 나타내는 물리-화학적 매개변수를 측정하거나 또는 회전익기(3) 근처의 외부 공기 밀도를 계산할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 공기의 밀도는 특히 주변 공기의 압력, 온도 및/또는 습도를 측정하는 센서에 의해 감지된 데이터로부터 회전익기(3)에 장착된 항공 전자 컴퓨터에 의해 계산될 수 있다. 이렇게 공기 밀도가 계산되고, 이후 모니터링 장치(1, 11)의 컴퓨터(6, 16)로 전송될 수 있다.
또한, 모니터링 장치(1, 11)의 이러한 컴퓨터(6, 16)는 예를 들어 적어도 하나의 전자계산기, 프로세서, 적어도 하나의 집적 회로, 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 시스템, 적어도 하나의 논리 회로를 포함할 수 있으며, 이러한 예는 ≪ 컴퓨터 ≫라는 표현에 주어진 범위를 제한하지 않는다. 전자계산기 또는 프로세서라는 용어는 약어 CPU로 알려진 중앙 처리 장치, 그래픽 처리 장치 GPU, 약어 DSP로 알려진 디지털 장치, 마이크로 컨트롤러 등도 가리킬 수 있다.
토크 방지 부재(2)의 추력 마진을 나타내는 이러한 작동 매개변수는 예를 들어 감소된 가용 동력으로 지칭될 수 있다.
또한, 모니터링 장치(1, 11)는 작동 매개변수의 적어도 하나의 미리 결정된 임계값을 저장하기 위한 메모리(7, 17) 또는 등가물을 포함할 수도 있다. 이러한 메모리(7, 17)는 유리하게는 회전익기(3)의 보드에 탑재되어 있으며, 읽기 접근이 가능하고 특정 조건 하에서는 회전익기의 조종사에 의해 쓰기로 수정될 수 있는 유형의 메모리이거나, 또는 쓰기 보호되고 회전익기(3)의 조종자에 의해 수정될 수 없는 유형의 메모리일 수 있다.
작동 매개변수의 이러한 미리 결정된 임계값은 예를 들어 회전익기(3)의 비행 또는 심지어 회전익기(3)의 상용화 이전에 계산, 시뮬레이션 및/또는 비행 테스트에 의해 결정된다. 예를 들어, 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값은 500 kW와 1000 kW 사이, 바람직하게는 600 kW와 800 kW 사이에 포함되는 감소된 가용 동력일 수 있다. 또한, 작동 매개변수의 이러한 미리 결정된 임계값은 각각의 회전익기 유형에 따라 다르며 구체적인 비행 임무 유형에 따라 조정될 수도 있다.
또한, 모니터링 장치(1, 11)는 유선 또는 무선으로 동시에 컴퓨터(6, 16) 및 메모리(7, 17)에 연결된 비교 수단(8, 18)을 포함한다. 이러한 비교 수단(8, 18)은 작동 매개변수의 현재 값을 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하도록 구성된다. 그래서 비교 수단(8, 18)은 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 결정하는 것을 가능하게 한다.
게다가, 장치(1, 11)는 유리하게는 토크 방지 부재(2)의 이러한 가용 추력 마진을 나타내는 적어도 하나의 조종 정보를 생성할 수 있는 적어도 하나의 온보드 기기(9, 19, 29)를 포함할 수 있다.
이러한 온보드 기기(9, 19, 29)는 예를 들어 스크린, 지침판, 게이지, 하나 또는 복수의 표시등, 다이오드 또는 일반적으로 임의의 온보드 기기를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 온보드 기기(9)는 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진만을 나타내는 조종 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 회전익기(3)의 조종사는 온보드 기기(9)에 지속적으로 표시되는 조종 정보를 보고 언제라도 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 알 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 온보드 기기(19, 29)는, 한편으로 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 나타내고 다른 한편으로 적어도 하나의 다른 마진을 나타내는 조종 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 이러한 다른 마진은 예를 들어 동력 장치(4)의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치(4)의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치(4)의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택될 수 있다.
따라서, 온보드 기기(19)는 예를 들어 서로 다른 복수의 마진을 나타내는 조종 정보를 동시에 생성할 수 있다.
온보드 기기(29)는 다양한 마진 중 최소 마진을 나타내는, 따라서 회전익기(3)의 조종에 가장 중요한 것으로 간주되는 조종 정보를 생성할 수 있다.
이 경우, 온보드 기기(29)는 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진, 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 상기 출력 샤프트에 가해지는 토크의 마진으로부터 선택되는 최소값을 나타내는 제1 제한 정보의 형태로 나타내어지는 조종 정보를 생성할 수 있다.
따라서, 이러한 온보드 기기(29)를 포함하는 모니터링 장치(11)는 토크 방지 부재(2) 및 터빈 엔진의 가용 추력을 모니터링하기 위한 매개변수 중에서 그 한계에 가장 가까운 것을 식별하는 것을 가능하게 한다. 따라서 관찰하고자 하는 제한과 관련된 정보는, 한편으로는 조종사의 작업을 단순화하기 위하여 종합(synthesis)을 수행하고 이 종합의 결과만 제시할 수 있게 하고 다른 한편으로는 대시보드 상에 공간을 확보할 수 있게 함으로써 단일 참조(22)로 함께 그룹화된다. 이렇게, 토크 방지 부재(2) 및 터빈 엔진의 가용 추력의 모니터링 매개변수 중에서 "제한 매개변수"가 얻어지며, 이 매개변수의 현재 값(25)은 최대이거나 또는 이 매개변수에 대해 미리 결정된 임계값(23)에 가장 가깝다. 이러한 이유로, 이러한 모니터링 장치(11)는 "IPL"로 약칭되는 "제1 제한 기기"라는 표현으로 지칭된다. 따라서, 이 제1 제한 기기는 제한 매개변수의 주어진 순간에서의 현재 값(25)을 알 수 있게 한다. 조종사는 이제 복수개의 별개의 매개변수를 모니터링하는 데 하나의 온보드 기기(29)를 사용하면 되기 때문에 조종사의 작업량이 상당히 감소된다.
유리하게는, 메모리(17)는 작동 매개변수와 구분되는 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값을 저장할 수 있다. 이 경우, 이러한 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값은 각각 동력 장치(4)의 적어도 3 가지 속도와 관련되며, 상기 적어도 3 가지 속도는 회전익기(3)의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도를 포함한다.
비제한적인 예로서, 회전익기(3)의 이륙 속도에 해당하는 미리 결정된 제1 임계값은 600 kW와 700 kW 사이에 포함되는 감소된 가용 동력일 수 있고, 회전익기(3)의 최대 연속 속도에 해당하는 미리 결정된 제2 임계값은 650 kW와 750 kW 사이에 포함되는 감소된 가용 동력일 수 있고, 회전익기(3)의 과도기 속도에 해당하는 미리 결정된 제3 임계값은 700 kW와 800 kW 사이에 포함되는 감소된 가용 동력일 수 있다.
도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 비행 상태에 따른 회전익기(3)의 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 방법(30, 40)에 관한 것이다.
따라서, 본 방법(30, 40)은 토크 방지 부재(2)의 이 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하기 위한 계산 단계(31, 41)를 포함한다. 이미 언급한 바와 같이, 이 작동 매개변수는 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 하나 이상의 물리-화학적 매개변수간의 비율의 함수이다.
또한, 본 방법(30, 40)은 또한 메모리(7, 17)에 작동 매개변수의 적어도 하나의 미리 결정된 임계값을 기록하기 위한 저장 단계(32, 42)를 포함할 수 있다.
나아가, 본 방법(30, 40)은 또한 작동 매개변수의 현재 값을 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하기 위한 비교 단계(33, 43)를 포함하며, 이 비교 단계(33, 43)는 토크 방지 부재(2)의 가용 추진 마력의 계산에 의하여 결정할 수 있다.
끝으로, 이러한 모니터링 방법(30, 40)은 적어도 하나의 온보드 기기(9, 19, 29)에서 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 나타내는 적어도 하나의 조종 정보를 생성하기 위한 정보 단계(34, 44)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 모니터링 방법(30)의 제1 변형예에 따르면, 이 정보 단계(34)는 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진만을 나타내는 조종 정보를 생성할 수 있는 온보드 기기(9)에 의해 구현될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 계산 단계(31) 및 저장 단계(32)는 예를 들어 서로 독립적으로 그러나 비교 단계(33) 및 정보 단계(34) 이전에 병렬적으로 구현될 수 있다.
도 6에 도시된 모니터링 방법(40)의 제2 변형예에 따르면, 정보 단계(44)는 또한 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진 및 적어도 하나의 다른 마진을 나타내는 데이터로부터 조종 정보를 생성하는 온보드 기기(19)에 의해 구현될 수 있다.
또한, 이 다른 마진은 유리하게는 동력 장치(4)의 엔진의 자유 저압 터빈 입구에서의 가스 온도 마진, 동력 장치(4)의 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 동력 장치(4)의 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택된다.
이 경우에 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 저장 단계(42)는 예를 들어 계산 단계(41) 이전에 직렬적으로 구현될 수 있으며, 이 계산 단계(41) 자체는 비교 단계(33) 및 정보 단계(34) 이전에 직렬적으로 구현된다.
또한, 이러한 저장 단계(42)는 예를 들어 작동 매개변수와 구별되는 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값을 저장할 수 있게 하고, 상기 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값은 각각 동력 장치(4)의 적어도 3 가지 속도와 관련되며, 상기 적어도 3 가지 속도는 회전익기(3)의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도를 포함한다.
물론, 본 발명은 그 구현과 관련하여 여러가지로 변형될 수 있다. 여러가지 실시 양태를 설명하였으나, 가능한 모든 양태를 철저히 확인하는 것은 생각할 수 없음을 이해할 것이다. 물론, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 동등한 수단에 의해 개시된 수단을 대체하는 것도 생각할 수 있다.
Claims (12)
- 비행 상태에 따른 회전익기(3)의 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 장치(1, 11)로서,
상기 회전익기(3)는 적어도 상기 회전익기(3)의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 회전 구동시키는 동력 장치(4)를 포함하고, 상기 토크 방지 부재(2)는 상기 회전익기(3)의 요잉 운동의 제어에 참여하며,
상기 장치(1, 11)는
ㆍ 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하도록 구성된 컴퓨터(6, 16) - 상기 작동 매개변수는 상기 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 하나 이상의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수임 -,
ㆍ 상기 작동 매개변수의 상기 현재 값을 상기 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값과 비교하고 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 결정하도록 구성된 비교 수단(8, 18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치(1, 11)는, 적어도 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 나타내는 조종 정보를 생성함으로써 상기 회전익기(3)의 조종사에게 정보를 알릴 수 있는 적어도 하나의 온보드 기기(9, 19, 29)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 온보드 기기(9)는, 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진만을 나타내는 상기 조종 정보를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 온보드 기기(19, 29)는, 한편으로는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 나타내고 다른 한편으로는 적어도 상기 동력 장치(4)의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 상기 동력 장치(4)의 상기 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 상기 동력 장치(4)의 상기 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 다른 마진을 나타내는 상기 조종 정보를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 제4항에 있어서,
상기 조종 정보는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진, 상기 자유 저압 터빈의 상기 입구에서의 상기 가스 온도 마진, 상기 가스 발생기의 상기 회전 속도 마진 및 상기 출력 샤프트에 가해지는 상기 토크 마진으로부터 선택되는 최소값을 나타내는 제1 제한 정보인 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 제1항에 있어서,
메모리(17)는 상기 작동 매개변수와 구별되는 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값을 저장하고, 상기 적어도 3 개의 미리 결정된 임계값은 각각 상기 동력 장치(4)의 적어도 3 가지 속도와 관련되며, 상기 적어도 3 가지 속도는 상기 회전익기(3)의 이륙 속도, 최대 연속 속도 및 과도기 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치. - 적어도 회전익기(3)의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 회전 구동시키는 동력 장치(4)를 포함하고, 상기 회전익기(3)의 요잉 운동의 제어에 참여하는 토크 방지 부재(2)를 포함하는 회전익기(3)로서,
상기 회전익기(3)는 비행 상태에 따른 상기 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위해 제1항에 따른 모니터링 장치(1, 11)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전익기(3). - 비행 상태에 따른 회전익기(3)의 토크 방지 부재(2)의 가용 추력 마진을 모니터링하기 위한 방법(30, 40)으로서,
상기 회전익기(3)는 적어도 상기 회전익기(3)의 리프팅에 참여하는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 회전 구동시키는 동력 장치(4)를 포함하고, 상기 토크 방지 부재(2)는 상기 회전익기(3)의 요잉 운동의 제어에 참여하며,
상기 방법(30, 40)은 이하의 단계:
ㆍ 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 추력 마진을 나타내는 작동 매개변수의 현재 값을 계산하는 단계(31, 41) - 상기 작동 매개변수는 상기 동력 장치(4)의 가용 동력과 주변 외부 공기의 밀도를 나타내는 적어도 하나의 물리-화학적 매개변수간 비율의 함수임 -, 및
ㆍ 상기 작동 매개변수의 상기 현재 값과 상기 작동 매개변수의 미리 결정된 임계값을 비교하는 단계(33, 43) - 상기 비교하는 단계(33, 43)는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 결정함 -를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법. - 제8항에 있어서,
상기 모니터링 방법(30, 40)이 상기 토크 방지 부재(2)의 적어도 상기 가용 추력 마진을 나타내는 조종 정보의 생성을 포함하여 상기 회전익기(3)의 조종사에게 정보를 알리는 것을 가능하게 하는 정보 단계(34, 44)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법. - 제9항에 있어서,
상기 정보 단계(34) 동안, 상기 조종 정보는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진만을 나타내는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법. - 제9항에 있어서,
상기 정보 단계(44) 동안, 상기 조종 정보는 한편으로는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진을 나타내고 다른 한편으로는 적어도 상기 동력 장치(4)의 엔진의 자유 저압 터빈의 입구에서의 가스 온도 마진, 상기 동력 장치(4)의 상기 엔진의 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 상기 동력 장치(4)의 상기 엔진의 출력 샤프트에 가해지는 토크 마진을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 다른 마진을 나타내는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법. - 제11항에 있어서,
상기 조종 정보는 상기 토크 방지 부재(2)의 상기 가용 추력 마진, 상기 자유 저압 터빈의 상기 입구에서의 가스 온도 마진, 상기 가스 발생기의 회전 속도 마진 및 상기 출력 샤프트에 가해지는 상기 토크의 마진으로부터 선택되는 최소값을 나타내는 제1 제한 정보인 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
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