KR102509302B1 - Variable Wing Rib and Method for Setting the Variable Wing Rib - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 변형 가능 날개 립은, 제어 몸체부와; 제어 몸체부에 연결되는 전방 전개형 가위 구조물과; 제어 몸체부에 연결되는 후방 전개형 가위 구조물과; 제어 몸체부에 제공되는 액츄에이터와; 일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 전방 구동축과; 일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 후방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 후방 구동축을 포함한다.
전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결된다. 전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결된다. 후방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결된다. 전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결된다.A deformable wing lip according to the present invention includes a control body; a forward deployable scissor structure connected to the control body; a rear deployable scissor structure connected to the control body; an actuator provided on the control body; One end is driveable by an actuator, and the other end is a front drive shaft rotatably connected to the foremost link section of the forward deployable scissor structure; One end can be driven by an actuator, and the other end includes a rear driving shaft rotatably connected to the rearmost link section of the rear deployable scissor structure.
One of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is rotatably connected to the control body. The other one of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is connected to the control body so as to be capable of linear movement. One of the frontmost link nodes of the rear deployable scissor structure is rotatably connected to the control body. The other one of the frontmost link nodes of the forward deployable scissor structure is connected to the control body so as to be able to move in a straight line.
Description
본 발명은 변형 가능 날개 립 및 그러한 날개 립의 설정 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a deformable wing lip and a method of setting such a wing lip.
비행 상황에 맞게 능동적으로 적응할 수 있는 날개 구조의 필요성이 대두되고 있다. 종래 기술에 의한 날개 구조에서는 날개 형태에 플랩(flap), 에일러론(aileron), 슬랫(slat) 등의 부가 장치를 추가함으로써 여러 비행 환경에 대응하고 있다.The need for a wing structure that can actively adapt to the flight situation is emerging. In the wing structure according to the prior art, by adding additional devices such as flaps, ailerons, and slats to the wing shape, it responds to various flight environments.
그러나 그러한 부가 장치는 필연적으로 날개 구조에 불연속성을 부여하게 되고 그에 따른 비행 효율 감소를 수반하기 마련이다.However, such an additional device inevitably imparts a discontinuity to the wing structure, resulting in a decrease in flight efficiency.
본 발명은 날개 형태에 불연속성을 부여하지 않으면서도 다양한 비행 환경에 대응할 수 있는 변형 가능한 날개 립을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a deformable wing lip capable of responding to various flight environments without imparting discontinuity to the wing shape.
본 발명에 의한 변형 가능 날개 립은, 제어 몸체부와; 제어 몸체부에 연결되는 전방 전개형 가위 구조물과; 제어 몸체부에 연결되는 후방 전개형 가위 구조물과; 제어 몸체부에 제공되는 액츄에이터와; 일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 전방 구동축과; 일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 후방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 후방 구동축을 포함한다.A deformable wing lip according to the present invention includes a control body; a forward deployable scissor structure connected to the control body; a rear deployable scissor structure connected to the control body; an actuator provided on the control body; One end is driveable by an actuator, and the other end is a front drive shaft rotatably connected to the foremost link section of the forward deployable scissor structure; One end can be driven by an actuator, and the other end includes a rear driving shaft rotatably connected to the rearmost link section of the rear deployable scissor structure.
전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결된다. 전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결된다. 후방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결된다. 전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결된다.One of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is rotatably connected to the control body. The other one of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is connected to the control body so as to be capable of linear movement. One of the frontmost link nodes of the rear deployable scissor structure is rotatably connected to the control body. The other one of the frontmost link nodes of the forward deployable scissor structure is connected to the control body so as to be able to move in a straight line.
상기 직선 운동은, 제어 몸체부의 높이 방향을 따를 수 있다.The linear motion may follow a height direction of the control body.
본 발명에 의한 변형 가능 날개 립은, 전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 단부에 제공되는 스킨 지지부를 더 포함할 수 있다.The deformable wing lip according to the present invention may further include a skin support provided at the ends of the link nodes of the forward deployable scissor structure and the rear deployable scissor structure.
스킨 지지부는, 링크절의 움직임에 따라서 회전 가능한 레볼루트 조인트(revolute joint)로 제공될 수 있다.The skin support may be provided as a rotatable revolute joint according to the movement of the link section.
액츄에이터에 의한 회전의 중심과 전방 구동축의 구동 지점을 잇는 선과, 상기 회전의 중심과 후방 구동축의 구동 지점을 잇는 선이 형성하는 각도는 일정하게 유지될 수 있다.An angle formed by a line connecting the center of rotation of the actuator and a driving point of the front driving shaft and a line connecting the center of rotation and the driving point of the rear driving shaft may be maintained constant.
본 발명에 의한, 변형 가능 날개 립의 형상을 전자적 연산 장치에 의해 설정하는 방법은, 날개 립이 구현하고자 하는 소망하는 복수 개의 에어포일에 대해서, 상기 중심을 지나는 소정의 직선과, 상기 중심과 전방 구동축의 구동 지점 또는 후방 구동축의 구동 지점을 연결하는 선이 형성하는 각도를 설정하는 제1 단계와; 전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 개수, 액츄에이터에 의한 회전 반경, 스킨 지지부의 치수, 전방 구동축 및 후방 구동축의 길이 중 적어도 어느 하나를 제한 조건으로 설정하는 제2 단계와; 전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 단부의 좌표를 산출하는 제3 단계와; 스킨 지지부와 스킨과의 거리의 최소값을 각 스킨 지지부별로 산출하고 산출된 값들의 합산값을 산출하는 제4 단계와; 상기 제5 단계에서 산출된 합산값이 최소가 되도록 최적화를 실행하여, 제한 조건으로 설정되지 않은 조건을 결정하는 제5 단계를 포함한다.According to the present invention, a method for setting the shape of a deformable wing lip by means of an electronic arithmetic device is a predetermined straight line passing through the center, the center and the front for a plurality of desired airfoils to be realized by the wing lip. a first step of setting an angle formed by a driving point of the drive shaft or a line connecting the drive point of the rear drive shaft; A second step of setting at least one of the number of link nodes of the front deployable scissor structure and the rear deployable scissor structure, the radius of rotation by the actuator, the size of the skin support unit, the length of the front drive shaft and the rear drive shaft as a limiting condition; A third step of calculating the coordinates of the ends of the link nodes of the forward deployment type scissors structure and the rear deployment type scissors structure; a fourth step of calculating a minimum distance between the skin supporters and the skin for each skin supporter and calculating a sum of the calculated values; and a fifth step of determining a condition that is not set as a limiting condition by performing optimization so that the sum calculated in the fifth step is minimized.
상기 제5 단계에서 결정하는 조건은 링크절의 길이일 수 있다.The condition determined in the fifth step may be the length of the link clause.
소망하는 에어포일의 형태는 복수 개일 수 있으며, 이 경우, 제1 단계는, 복수 개의 에어포일의 형태별로 서로 다른 각도로 설정하는 단계일 수 있으며, 제4 단계의 합산값은, 복수 개의 에어포일 형상에 대한 합산값이 될 수 있다.The shape of the desired airfoil may be plural, and in this case, the first step may be a step of setting different angles for each shape of the plurality of airfoils, and the sum value of the fourth step is a plurality of airfoils. It can be the sum of the shapes.
본 발명에 의하면 액츄에이터의 작동에 의해서 날개 립이 다양한 형태로 변화할 수 있으므로 날개에 불연속성을 부여하지 않으면서도 다양한 비행 환경에 능동적으로 적응할 수 있는 날개 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the wing lip can be changed in various shapes by the operation of the actuator, there is an effect of providing a wing structure that can actively adapt to various flight environments without imparting discontinuity to the wing.
도 1은 본 발명에 의한 날개 립이 적용된 날개의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 전개형 가위 구조물 및 액츄에이터가 부여하는 자유도를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 전개형 가위 구조물의 단위 구조물을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 전개형 가위 구조물의 링크절의 단부 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 날개 립에서 스킨 지지부와 스킨과의 이격 거리를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 의한 날개 립에서 스킨 지지부와 스킨과의 이격 배향을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 의해 구현된 날개 립이 복수 개의 에어포일 형상으로 변형하는 것을 시뮬레이션한 도면.1 is a perspective view of a wing to which a wing lip according to the present invention is applied.
Figure 2 is a view for explaining the degree of freedom provided by the deployable scissors structure and the actuator according to the present invention.
Figure 3 is a view for explaining the unit structure of the unfolding type scissors structure according to the present invention.
Figure 4 is a view for explaining a method for obtaining the end coordinates of the link clause of the unfolding type scissors structure according to the present invention.
5 is a view for explaining the separation distance between the skin support part and the skin in the wing lip according to the present invention.
Figure 6 is a view for explaining the separation orientation of the skin support portion and the skin on the wing lip according to the present invention.
7 is a view simulating the deformation of a wing lip implemented by the present invention into a plurality of airfoil shapes.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 최소한의 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 언급되지 않은 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.In this specification, only the minimum components required for the description of the present invention are described, and components not related to the essence of the present invention are not mentioned. And it should not be interpreted as an exclusive meaning that includes only the mentioned components, but should be interpreted as a non-exclusive meaning that may include other components not mentioned.
본 명세서에서 사용되는 “제1”, “제2” 또는 그와 유사한 표현들은 같거나 유사한 구성요소를 구분적으로 표현하기 위해서 또는 본 발명을 구성하는 단계들의 명칭을 구분하기 위해 사용되며, 순서를 의미하거나 복수임을 의미하는 것이 아니다.“First”, “second” or similar expressions used in this specification are used to distinguish the same or similar components or to distinguish the names of the steps constituting the present invention, and the order It does not mean or mean that it is plural.
본 발명에 의한 변형 가능 날개 립의 형상을 설정하는 방법은 컴퓨터, 태블릿 PC, 모바일폰, 휴대용 연산 장치, 고정식 연산 장치 등의 전자적 연산 장치에 의해서 실행될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 방법 또는 형태가 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 프로세서는, 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 설치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령을 저장하도록 되어 있는 메모리가 그러한 장치에 설치되어서 프로그램이 저장된 프로그램 명령을 프로세서가 실행하도록 특별히 프로그램되어 하나 또는 그 이상의, 본 명세서에 기재된 바와 같은 프로세스를 실행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 정보 및 방법 등은, 하나 또는 그 이상의 추가적인 구성요소와 프로세서를 포함하는 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 의해서 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 제어 로직은, 프로세서, 제어부/제어 유니트 등에 의해 실행가능한 프로그램 명령을 포함하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래시 드라이브, 스마트 카드, 광학 데이터 저장 장치 등이 있지만 그에 제한되는 것은 아니다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어, 컴퓨터 판독 가능 매체가 분산된 방식 예를 들어 원격 서버 또는 CAN(Controller Area Network)에 의해 분산된 방식으로 저장되고 실행될 수도 있다.The method for setting the shape of the deformable wing lip according to the present invention may be executed by an electronic computing device such as a computer, tablet PC, mobile phone, portable computing device, or stationary computing device. Also, it should be understood that one or more methods or aspects of the invention may be executed by at least one processor. The processor may be installed in a computer, tablet PC, mobile device, portable computing device, or the like. A memory configured to store computer program instructions may be installed in such a device and may be specially programmed to cause a processor to execute the program instructions stored therein to execute one or more processes as described herein. In addition, it should be understood that the information and methods described in this specification may be executed by a computer, tablet PC, mobile device, portable computing device, etc. including one or more additional components and processors. In addition, the control logic may be implemented as a non-volatile computer readable medium including program instructions executable by a processor, a controller/control unit, or the like. Examples of computer readable media include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, flash drive, smart card, optical data storage device, and the like. In addition, the computer readable recording medium may be distributed to computers connected through a network, and the computer readable medium may be stored and executed in a distributed manner, for example, by a remote server or a controller area network (CAN).
본 명세서에서 설명하는 예시적인 실시예는 본 명세서에 개시(開示)되는 장치의 구조, 기능, 제작 및 용도와 방법의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공한다. 이러한 하나 이상의 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 당업자라면 여기에 구체적으로 기재되고 첨부 도면에 도시되어 있는 장치 및 방법이 비제한적이고 예시적인 실시예이며 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의해서 정의된다는 점을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련되어 도시되고 설명되는 특징은 다른 실시예의 특징과도 결합될 수 있다. 그러한 수정(modification) 또는 변경(variation)은 본 발명의 권리범위에 포함되도록 의도된다.The exemplary embodiments described herein provide a general understanding of the principles of the structure, function, fabrication and use of the devices and methods disclosed herein. One or more such embodiments are shown in the accompanying drawings. Those skilled in the art will understand that the devices and methods specifically described herein and illustrated in the accompanying drawings are non-limiting and illustrative examples, the scope of which is defined by the claims. Features shown and described in connection with one exemplary embodiment may also be combined with features of other embodiments. Such modifications or variations are intended to be included within the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명에 의한 변형 가능 날개 립이 적용된 날개(1; 스킨은 도시되지 않음)의 일례가, 도 2에는 개별 날개 립의 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 날개 립이 날개의 내부를 구성하는데, 본 발명에 따르면 각각의 날개 립(rib)은 복수 형상의 날개 립으로 변형이 가능하다.1 shows an example of a wing (1; skin not shown) to which the deformable wing lip according to the present invention is applied, and FIG. 2 shows the structure of an individual wing lip. As shown in FIG. 1, a plurality of wing ribs constitute the inside of the wing, and according to the present invention, each wing rib can be deformed into a plurality of wing ribs.
각 개별 날개 립은, 제어 몸체부(10)와, 제어 몸체부(10)에 연결되는 전방 전개형 가위 구조물(20; front deployable scissor structure)과, 제어 몸체부(10)에 연결되는 후방 전개형 가위 구조물(30; rear deployable scissor structure)과, 제어 몸체부(10)에 제공되는 액츄에이터(40)를 포함한다. 제어 몸체부(10)는 날개보(spar)에 제공될 수 있다. 또한, 개별 날개 립은, 전방 전개형 가위 구조물(20)에 연결되는 전방 고정 형상부(2)와, 후방 전개형 가위 구조물(30)에 연결되는 후방 고정 형상부(3)를 더 포함할 수 있다.Each individual wing lip has a
본 발명에 의한 날개 립은, 일단부(51)는 액츄에이터(40)에 의해서 구동 가능하며, 타단부(52)는 전방 전개형 가위 구조물(20)의 최전방 링크절(21)에 회전 가능하게 연결되는 전방 구동축(50)과, 일단부(61)는 액츄에이터(40)에 의해서 구동 가능하며, 타단부(62)는 후방 전개형 가위 구조물(30)의 최후방 링크절(31)에 회전 가능하게 연결되는 후방 구동축(60)을 더 포함한다.In the wing lip according to the present invention, one
전방 전개형 가위 구조물(20)의 최후방 링크절 중 하나(210)는 제어 몸체부(10)에 회전 가능하도록 연결되며, 전방 전개형 가위 구조물(20)의 최후방 링크절 중 다른 하나(220)는 제어 몸체부(10)에 직선 운동이 가능하도록 연결된다. 직선 운동은, 제어 몸체부(10)의 높이 방향(y축)을 따라 가능하도록 구현될 수 있다. 본 명세서에서 소정의 방향을 따른다는 의미는 해당 방향과 일치하는 경우 뿐만 아니라 해당 방향과 소정의 각도를 이루며 따르는 경우도 포함한다.One of the
후방 전개형 가위 구조물(30)의 최전방 링크절 중 하나(310)는 제어 몸체부(10)에 회전 가능하도록 연결되며, 후방 전개형 가위 구조물(30)의 최전방 링크절 중 다른 하나(320)는 제어 몸체부(10)에 직선 운동이 가능하도록 연결된다. 직선 운동은, 제어 몸체부(10)의 높이 방향(y축)을 따라 가능하도록 구현될 수 있다.One of the
각각의 링크절의 단부에는 스킨 지지부(70)가 제공될 수 있다. 스킨 지지부(70)는 링크절의 움직임에 따라서 회전 가능한 레볼루트 조인트(revolute joint)로 제공될 수 있다. 본 발명의 주요 구성요소는 아니지만, 스킨(100)은, 본 발명에 의한 전개형 가위 구조물의 작동에 따라서 변경되는 에어포일 형상을 추종하는 소재 예를 들어, 시위선 방향(chordwise direction)으로는 수축 팽창이 용이한 복합 소재로 제작할 수 있다.A
액츄에이터(40)에 의한 회전 방향의 중심과 전방 구동축(50)의 구동지점(51)을 잇는 선과, 상기 중심과 후방 구동축(60)의 구동 지점(61)을 잇는 선이 이루는 각도()는 일정하게 유지된다. 각도()가 일정하게 유지되면, 액츄에이터(40)의 구동에 의해 전방 전개형 가위 구조물(20)과 후방 전개형 가위 구조물(30)의 자유도는, 회전 중심과 전방 구동축(50)의 구동 지점(51)을 잇는 선과, 회전 중심에 y축 방향으로 그은 선이 형성하는 각도()에 의해서 결정될 수 있다. 자유도를 결정하는 각도는, 상기 회전 중심에 y축 방향으로 그은 직선과, 후방 구동축(60)의 구동 지점(61) 및 회전 중심을 잇는 선이 이루는 각도(-)를 사용할 수 있다. 그 밖에도 도 2(b)에 표시된 각도 중에서 고정값인 를 제외한 다르게 변하는 각도를 사용할 수도 있다.The angle formed by the line connecting the center of the rotation direction by the
본 발명에 의한 변형 가능 날개 립의 형상을 변형하는 자유도는 액츄에이터(40)에 의한 구동축의 회전 각도에 의해서 결정된다. 날개 립은 복수 개의 에어포일 형상을 구현하도록 설계될 수 있다. 에어포일 형상은 미국국립항공자문위원회(NACA)가 정하는 형식을 따를 수 있다. 구현하려는 에어포일 각각에 대해서 자유도로 설정할 각도()를 임의로 설정하고, 링크절의 개수, 액츄에이터의 회전 반경, 스킨 지지부(70)의 치수, 전방 및 후방 구동축의 길이, 전방 형상 고정부(2)와 후방 형상 고정부(3)의 위치 조건 중 적어도 어느 하나를 제한 조건으로 설정한 후에 후술하는 바와 같은 최적화 과정을 거쳐서 링크절의 길이를 결정한다. 제한 조건으로 설정되지 않은 조건은 후술하는 최적화 과정에서 결정될 수 있다.The degree of freedom for changing the shape of the deformable wing lip according to the present invention is determined by the rotation angle of the drive shaft by the
이하에서는 본 발명에 의한 변형 가능 날개 립의 형상을 설정하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for setting the shape of the deformable wing lip according to the present invention will be described.
본 발명의 전개형 가위 구조물은 도 3에 도시된 단위 구조물이 연속되는 구조이다. 전개형 가위 구조물이 되기 위해서는 "a0 + b0 = c0 + d0" 조건을 만족해야 한다.The unfolding type scissors structure of the present invention is a structure in which the unit structure shown in FIG. 3 is continuous. In order to become a deployable scissor structure, the condition of “a 0 + b 0 = c 0 + d 0 ” must be satisfied.
도 4에는 후방 전개형 가위 구조물(30)의 일례가 도시되어 있으며, 이 구조물을 도식화한 도면이 아래쪽에 도시되어 있다.4 shows an example of a rear deployment
후방 전개형 가위 구조물(30)의 각 링크절의 단부 좌표를 구하는 방법에 대해서 설명한다.A method for obtaining end coordinates of each link section of the backward deployment
후방 전개형 가위 구조물(30)의 최전방 링크절과, 회전 가능하게 제어 몸체부(10)에 연결되는 링크절(310)의 회전 지점과, 직선 운동이 가능하게 제어 몸체부(10)에 연결되는 링크절(320)의 단부를 잇는 가상의 삼각형을 고려한다.The frontmost link section of the rear
회전 가능하게 제어 몸체부(10)에 연결되는 링크절(310)의 회전 지점과, 직선 운동이 가능하게 제어 몸체부(10)에 연결되는 링크절(320)의 단부를 잇는 선의 길이를 λ라고 하고, 도 4의 아래쪽 도면의 최좌측 삼각형(이하 "최초 삼각형")을 고려한다. 링크절(320)의 운동에 따라서 λ는 변화할 수 있다.The length of the line connecting the rotation point of the
최초 삼각형에서 ③번 지점의 좌표를 먼저 구해본다.Find the coordinates of
[①->② 방향]의 단위 벡터를 먼저 구한다. λ선은 y축에 평행하기 때문에 이 단위벡터는 쉽게 구할 수 있다. 그렇게 구해진 단위 벡터를 시계 방향으로 각도(α)만큼 회전시키면 [①->③ 방향]의 단위 벡터를 구할 수 있다.The unit vector of [①->② direction] is first obtained. Since the λ line is parallel to the y-axis, this unit vector is easy to find. If the unit vector thus obtained is rotated clockwise by an angle (α), the unit vector in [①->③ direction] can be obtained.
다음으로 [②->① 방향]의 단위 벡터에 대해서 반시계 방향으로 각도(β)만큼 회전시키면 [②->③ 방향]의 단위 벡터를 구할 수 있다.Next, by rotating the unit vector in the [②->① direction] counterclockwise by an angle (β), the unit vector in the [②->③ direction] can be obtained.
[①->③ 방향]의 단위 벡터와 [②->③ 방향]의 단위 벡터에 길이값 d0 및 c0를 각각 곱하면 ③번 지점의 좌표를 산출할 수 있다.By multiplying the unit vector of [①->③ direction] and the unit vector of [②->③ direction] by length values d 0 and c 0 respectively, the coordinates of
③번 지점의 좌표와, 전술한 원리를 이용해서 그 다음 후방 단위 구조물의 링크절의 단부 즉 ④번 지점 및 ⑤번 지점의 좌표값을 산출할 수 있다. 이러한 산출 방법을 사용하여 그 이후의 링크절 단부의 좌표를 모두 산출할 수 있으며, 그러한 방법은 적절한 수학적, 기하학적 원리를 이용하면 되므로, 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.Using the coordinates of the
각 링크절의 단부의 좌표값이 산출되면 스킨 지지부(70)와 스킨과의 거리를 최소화하는 링크절의 길이를 산출한다. 이를 위해서는, 전술한 바와 같이 에어포일 각각에 대해서 자유도로 설정할 각도()를 임의로 설정하고, 링크절의 개수, 액츄에이터의 회전 반경, 스킨 지지부(70)의 치수, 전방 및 후방 구동축의 길이, 전방 형상 고정부(2)와 후방 형상 고정부(3)의 위치 조건을 제한 조건으로 설정한다. 제한 조건으로 설정하는 변수는 상기에 열거된 이외에 추가로 설정할 수도, 또는 상기 조건 중 일부를 배제할 수도 있다.When the coordinate value of the end of each link clause is calculated, the length of the link clause that minimizes the distance between the
특정 날개 립이 다음과 같은 7개의 에어포일 형상을 구현하도록 설계를 하는 경우에 자유도 각도()를 다음과 같이 설정할 수 있다. 이 각도는 해당 에어 포일 형상을 구현하기 위한 유일한 값은 아니며, 설계자가 임으로 설정할 수 있다.When a specific wing lip is designed to implement the following 7 airfoil shapes, the degree of freedom angle ( ) can be set as follows: This angle is not the only value for implementing the corresponding airfoil shape, and the designer can set it arbitrarily.
각각의 각도에 대해서 전술한 제한 조건은 동일하게 설정할 수 있다.For each angle, the above-described limiting condition may be set identically.
다음으로 스킨 지지부(70)와 스킨(100)과의 거리를 고려한다. 도 5에 도시된 바와 같이 스킨 지지부(70)는 스킨(100)과 소정의 거리(dm)만큼 이격된다. 전술한 바와 같이 구현하고자 하는 에어 포일이 정해져 있기 때문에, 전술한 방법에 의해서 산출된 링크절의 단부의 좌표값, 스킨 지지부(70)의 치수 및 에어 포일의 스킨의 형태로부터 상기 이격 거리를 산출할 수 있다.Next, the distance between the
스킨 지지부(70)가 스킨(100)을 지지하는 배향(orientation)은 도 6에 도시된 바와 같이 4개를 고려할 수 있다. 도 6에 도시된 배향 이외에도 다른 방식의 배향을 고려할 수 있다.Four orientations in which the
도 6(a)은 스킨 지지부(70)가 수직 방향으로 배치되어 스킨(100)을 지지하는 상태이고, 도 6(b)는 스킨 지지부(70)가 좌측 링크절의 길이 방향으로 스킨(100)을 지지하는 상태이고, 도 6(c)는 스킨 지지부(70)가 우측 링크절의 길이 방향으로 스킨(100)을 지지하는 상태이고, 도 6(d)는 좌우측 링크절이 형성하는 각도의 절반의 각도로 스킨(100)을 지지하는 상태이다.Figure 6 (a) is a state in which the
각각의 지지 상태에서의 이격 거리(dm)을 산출하고, 이 중에서 가장 작은 이격 거리인 경우를 해당 링크절의 단부에 제공되는 스킨 지지부(70)와 스킨(100)과의 이격거리(dm)로 결정한다.The separation distance (d m ) in each support state is calculated, and the distance (d m ) between the
어느 하나의 에어포일 형상에 대해서, 스킨 지지부(70)가 스킨(100)과 접촉하는 지점의 개수를 n이라고 하면, 그 지점들 모두에 대한 최소 이격 거리(dm)의 합(Sa)을 산출한다.For any one airfoil shape, assuming that the number of points where the
다음으로, 해당 날개 립이 구현하고자 하는 모든 에어포일에 대해서 산출한 상기 수학식 1의 Sa를 합산한 값(Tta)을 산출한다. 모든 에어포일의 개수를 M이라고 하면, 표 1의 경우 M=7이 된다.Next, a value (T ta ) obtained by summing S a in
다음으로, 수학식 2에서 산출된 값이 최소가 되도록 최적화를 실행한다. 최적화는 예를 들어 MATLAB®의 Fmincon 함수를 이용하여 실행될 수 있다. 최적화는 링크절의 길이를 임의의 값을 대입하면서 실행될 수 있으며, 이전의 Tta값과 직후의 Tta값의 차이가 소정의 값 이내 예를 들어 10-7 이하이면 최적화가 완료된 것으로 보고 그 때의 링크절 길이를 변형 가능 날개 립의 링크절의 길이로 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제한 조건으로 설정되지 않은 다른 조건도 최적화 과정을 통해서 결정될 수 있다.Next, optimization is performed so that the value calculated in
전술한 바와 같이 각각의 에어포일 형상에 대한 링크절의 길이가 결정되면 그에 따라서 전술한 구조의 날개 립을 제작한다.As described above, when the length of the link section for each airfoil shape is determined, the wing lip of the aforementioned structure is manufactured accordingly.
예를 들어 표 1의 에어포일 형상 구현이 가능한 본 발명에 의한 변형 가능 날개 립은, NACA2410 에어포일을 구현하기 위해서는 액츄에이터(40)를 작동시켜서 각도()를 7도로 하면 되며, 그 이후 비행 도중에 에어포일을 NACA3410으로 변경해야 하는 경우에는 액츄에이터(40)를 작동시켜서 각도()를 13도로 변경하기만 하면 새로운 에어포일 형상의 구현이 가능하다. 표 1의 다른 에어포일 형상도 ()를 변경하기만 하면 구현할 수 있다.For example, in order to realize the NACA2410 airfoil, the deformable wing lip according to the present invention capable of implementing the airfoil shape of Table 1 operates the
도 7에는 본 발명에 의한 하나의 날개 립의 다양한 에어포일을 가지도록 변형되는 모습이 도시되어 있다.7 shows a state in which one wing lip according to the present invention is deformed to have various airfoils.
날개를 구성하는 복수 개의 날개 립 각각에 대해서 소망하는 에어 포일을 구현할 수 있도록 전술한 과정을 거쳐서 링크절의 길이를 결정한다.The length of the link section is determined through the above process so as to implement a desired airfoil for each of the plurality of wing ribs constituting the wing.
본 발명에 의하면, 하나의 날개 립이 액츄에이터의 구동만으로 복수 개의 에어포일의 형상을 구현할 수 있으므로 날개에 불연속성을 부여하지 않으면서도 다양한 비행 환경에 능동적으로 적응할 수 있는 날개 립을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, since one wing lip can implement the shape of a plurality of airfoils only by driving an actuator, there is an effect of providing a wing lip that can actively adapt to various flight environments without imparting discontinuity to the wing.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is determined by the claims described below and should not be construed as being limited to the above-described embodiments and / or drawings. And it should be clearly understood that improvements, changes and modifications obvious to those skilled in the art of the invention described in the claims are also included in the scope of the present invention.
10: 제어 몸체부 20: 전방 전개형 가위 구조물
30: 후방 전개형 가위 구조물 40: 액츄에이터
50: 전방 구동축 60: 후방 구동축
70: 스킨 지지부 100: 스킨10: control body 20: forward deployable scissor structure
30: rear deployable scissor structure 40: actuator
50: front drive shaft 60: rear drive shaft
70: skin support 100: skin
Claims (8)
제어 몸체부에 연결되는 전방 전개형 가위 구조물과,
제어 몸체부에 연결되는 후방 전개형 가위 구조물과,
제어 몸체부에 제공되는 액츄에이터와,
일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 전방 구동축과,
일단부는 액츄에이터에 의해서 구동 가능하며, 타단부는 후방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절에 회전 가능하게 연결되는 후방 구동축을 포함하며,
전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결되며,
전방 전개형 가위 구조물의 최후방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결되며,
후방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 하나는 제어 몸체부에 회전 가능하도록 연결되며
전방 전개형 가위 구조물의 최전방 링크절 중 다른 하나는 제어 몸체부에 직선 운동 가능하도록 연결되는,
변형 가능 날개 립.
a control body;
A forward deployable scissor structure connected to the control body;
A rear deployable scissor structure connected to the control body;
an actuator provided on the control body;
One end is driveable by an actuator, and the other end is a front drive shaft rotatably connected to the frontmost link section of the forward deployable scissor structure;
One end can be driven by an actuator, and the other end includes a rear driving shaft rotatably connected to the rearmost link section of the rear deployable scissor structure,
One of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is rotatably connected to the control body,
The other one of the rearmost link nodes of the forward deployable scissor structure is connected to the control body for linear movement,
One of the frontmost linkages of the rear deployable scissor structure is rotatably connected to the control body,
The other one of the foremost linkages of the forward deployable scissor structure is connected to the control body for linear movement,
Deformable wing lip.
상기 직선 운동은, 제어 몸체부의 높이 방향을 따르는,
변형 가능 날개 립.
The method of claim 1,
The linear motion is along the height direction of the control body,
Deformable wing lip.
전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 단부에 제공되는 스킨 지지부를 더 포함하는,
변형 가능 날개 립.
The method of claim 2,
Further comprising a skin support provided at the end of the link section of the forward deployment type scissors structure and the rear deployment type scissors structure,
Deformable wing lip.
스킨 지지부는, 링크절의 움직임에 따라서 회전 가능한 레볼루트 조인트(revolute joint)로 제공되는,
변형 가능 날개 립.
The method of claim 3,
The skin support is provided as a rotatable revolute joint according to the movement of the link clause,
Deformable wing lip.
액츄에이터에 의한 회전의 중심과 전방 구동축의 구동 지점을 잇는 선과, 상기 회전의 중심과 후방 구동축의 구동 지점을 잇는 선이 형성하는 각도는 일정하게 유지되는,
변형 가능 날개 립.
In the claim of any one of claims 1 to 3,
The angle formed by the line connecting the center of rotation by the actuator and the drive point of the front drive shaft and the line connecting the center of rotation and the drive point of the rear drive shaft is maintained constant,
Deformable wing lip.
날개 립이 구현하고자 하는 소망하는 복수 개의 에어포일에 대해서, 상기 중심을 지나는 소정의 직선과, 상기 중심과 전방 구동축의 구동 지점 또는 후방 구동축의 구동 지점을 연결하는 선이 형성하는 각도를 설정하는 제1 단계와,
전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 개수, 액츄에이터에 의한 회전 반경, 스킨 지지부의 치수, 전방 구동축 및 후방 구동축의 길이 중 적어도 어느 하나를 제한 조건으로 설정하는 제2 단계와,
전방 전개형 가위 구조물 및 후방 전개형 가위 구조물의 링크절의 단부의 좌표를 산출하는 제3 단계와,
스킨 지지부와 스킨과의 거리의 최소값을 각 스킨 지지부별로 산출하고 산출된 값들의 합산값을 산출하는 제4 단계와,
상기 제4 단계에서 산출된 합산값이 최소가 되도록 최적화를 실행하여, 제한 조건으로 설정되지 않은 조건을 결정하는 제5 단계를 포함하는,
변형 가능 날개 립의 형상을 설정하는 방법.
In the method for setting the shape of the deformable wing lip of claim 5 by an electronic calculation device,
For the desired plurality of airfoils to be implemented by the wing lip, a predetermined straight line passing through the center and a line connecting the center and the drive point of the front drive shaft or the drive point of the rear drive shaft Formation of an angle Step 1;
A second step of setting at least one of the number of link nodes of the front deployable scissor structure and the rear deployable scissor structure, the radius of rotation by the actuator, the size of the skin support unit, the length of the front drive shaft and the rear drive shaft as a limiting condition;
A third step of calculating the coordinates of the ends of the link nodes of the forward deployment type scissors structure and the rear deployment type scissors structure;
A fourth step of calculating a minimum value of the distance between the skin support part and the skin for each skin support part and calculating a sum of the calculated values;
A fifth step of determining a condition that is not set as a limiting condition by performing optimization so that the sum calculated in the fourth step is minimized,
How to set the shape of the deformable wing lip.
상기 제5 단계에서 결정하는 조건은 링크절의 길이인,
변형 가능 날개 립의 형상을 설정하는 방법.
The method of claim 6,
The condition determined in the fifth step is the length of the link clause,
How to set the shape of the deformable wing lip.
소망하는 에어포일의 형태는 복수 개이며,
제1 단계는, 복수 개의 에어포일의 형태별로 서로 다른 각도로 설정하는 단계이며,
제4 단계의 합산값은, 복수 개의 에어포일 형상에 대한 합산값인,
변형 가능 날개 립의 형상을 설정하는 방법.
The method of claim 6,
The shape of the desired airfoil is plural,
The first step is to set different angles for each shape of a plurality of airfoils,
The sum value of the fourth step is the sum value for a plurality of airfoil shapes,
How to set the shape of the deformable wing lip.
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US20160159456A1 (en) | 2013-07-17 | 2016-06-09 | Airbus Defence and Space GmbH | Changeable wing profile |
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