KR102526692B1 - Aircraft with asymmetric ducted fan - Google Patents

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KR102526692B1
KR102526692B1 KR1020210024137A KR20210024137A KR102526692B1 KR 102526692 B1 KR102526692 B1 KR 102526692B1 KR 1020210024137 A KR1020210024137 A KR 1020210024137A KR 20210024137 A KR20210024137 A KR 20210024137A KR 102526692 B1 KR102526692 B1 KR 102526692B1
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강희정
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국방과학연구소
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Abstract

일 실시 예에 따른 비행체는, 동체; 및 상기 동체에 설치되고, 상기 동체의 전후 방향을 기준으로 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상기 동체의 후방부에 인접한 내주면 부분보다 중심을 향하여 돌출 형성되는 덕트를 구비하는 비대칭형 덕티드 팬을 포함할 수 있다.An aircraft according to an embodiment includes a fuselage; and an asymmetrical ducted fan provided with a duct installed on the fuselage and protruding toward the center from an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the fuselage based on the front-back direction of the fuselage, rather than an inner circumferential portion adjacent to the rear portion of the fuselage. can include

Description

비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체{AIRCRAFT WITH ASYMMETRIC DUCTED FAN}Aircraft having an asymmetric ducted fan {AIRCRAFT WITH ASYMMETRIC DUCTED FAN}

이하의 설명은 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체에 관한 것이다.The following description relates to an air vehicle having an asymmetrical ducted fan.

덕티드 팬은 회전하는 날개 주위를 덕트로 둘러싼 형태에서 추력을 발생시키는 장치로서, 외부의 별도의 장치가 없는 회전익(open rotor)과 비교했을때 동일 추력을 발생시키는데 필요한 동력이 낮은 장점이 존재하기 때문에, 추력장치의 경량화, 소형화에 유리하며, 이에 따라 무인기, 초소형 무인기, 개인용 항공기 등에 적용되어 왔다.The ducted fan is a device that generates thrust in the form of a duct surrounding the rotating blades. Compared to an open rotor without an external device, the power required to generate the same thrust is low. Therefore, it is advantageous to reduce the weight and size of the thrust device, and thus has been applied to unmanned aerial vehicles, micro unmanned aerial vehicles, and personal aircraft.

덕티드 팬은 제자리비행시 성능향상에 기여하고 외부 유동에 의한 간섭을 막아주는 장점을 가지고 있지만, 전진 비행 시에는 항력을 크게 증가시키는 단점이 존재하였다.The ducted fan has the advantage of contributing to performance improvement during hovering flight and preventing interference from external flow, but has the disadvantage of significantly increasing drag during forward flight.

이를 보완하기 위해 전진비행 시에는 덕트를 틸트시켜서 덕트추력방향이 비행방향과 일치하도록 하거나, 덕트 상하에 커버 혹은 베인을 장착하여 전진 비행시 덕티드팬을 통과하는 유동을 조절하여 항력을 저감시키는 방법이 사용되어 왔지만, 이러한 장치들은 복잡하고 추가적인 중량과 공간을 차지하기 때문에, 덕티드팬 형상 자체로 항력을 저감시킬 방법이 필요한 실정이다.To compensate for this, the duct is tilted during forward flight so that the duct thrust direction coincides with the flight direction, or a method of reducing drag by adjusting the flow passing through the ducted fan during forward flight by installing covers or vanes above and below the duct. have been used, but since these devices are complex and take up additional weight and space, a method for reducing drag with the ducted fan shape itself is required.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.

일 실시 예의 목적은 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체를 제공하는 것이다.An object of one embodiment is to provide an air vehicle having an asymmetrical ducted fan.

일 실시 예에 따른 비행체는, 동체; 및 상기 동체에 설치되고, 상기 동체의 전후 방향을 기준으로 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상기 동체의 후방부에 인접한 내주면 부분보다 중심을 향하여 돌출 형성되는 덕트를 구비하는 비대칭형 덕티드 팬을 포함할 수 있다.An aircraft according to an embodiment includes a fuselage; and an asymmetrical ducted fan provided with a duct installed on the fuselage and protruding toward the center from an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the fuselage based on the front-back direction of the fuselage, rather than an inner circumferential portion adjacent to the rear portion of the fuselage. can include

상기 비대칭형 덕티드 팬은, 상기 덕트의 중앙에 설치되는 로터; 및 상기 로터의 둘레를 따라서 설치되는 복수개의 블레이드를 더 포함하고, 상기 덕트는, 상기 동체의 상측으로 연통하는 상측 개구로부터 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 하측으로 갈수록 상기 로터를 향해 돌출 형성되는 전방 돌출부를 포함할 수 있다.The asymmetrical ducted fan includes a rotor installed at the center of the duct; and a plurality of blades installed along the circumference of the rotor, wherein an inner circumferential portion of the duct adjacent to the front portion of the body protrudes downward toward the rotor from an upper opening communicating upward of the body. It may include a front protrusion to be.

상기 전방 돌출부는, 상기 동체의 하측으로 연통하는 하측 개구로부터 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상측으로 갈수록 상기 로터를 향해 돌출 형성될 수 있다.The front protruding portion may be formed so that an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body protrudes upward toward the rotor from a lower opening communicating to a lower side of the body.

상기 전방 돌출부는, 상기 동체의 전후 방향을 기준으로, 상기 전방 돌출부는 상기 복수개의 블레이드와 마주보는 지점에서 돌출되는 길이가 최대일 수 있다.The forward protrusion may have a maximum protruding length at a point facing the plurality of blades based on the front and rear directions of the body.

상기 동체의 전후 방향에 수직한 상하 방향을 기준으로, 상기 복수개의 블레이드가 상기 로터에 설치되어 있는 위치는 상측으로 편향되어 있을 수 있다.A position where the plurality of blades are installed in the rotor may be deflected upward based on a vertical direction perpendicular to a front-back direction of the body.

상기 동체의 전방부에 인접한 상기 상측 개구의 지점을 기준으로, 상기 전방 돌출부가 최대로 돌출되는 지점까지의 상하 방향의 길이와, 상기 전방 돌출부의 최대 돌출 길이는 아래의 수학식을 통해 결정될 수 있다.Based on the point of the upper opening adjacent to the front part of the body, the length in the vertical direction up to the point where the front protrusion is maximally protruded and the maximum protrusion length of the front protrusion can be determined through the following equation .

(수학식)(mathematical expression)

Figure 112021021810650-pat00001
Figure 112021021810650-pat00001

(여기서, DF: 전방 돌출부의 최대 돌출 거리, HF: 상측 개구로부터 전방 돌출부까지의 수직 거리, V: 전진 비행 속도, ρ: 공기 밀도, T:덕티드 팬이 형성해야 하는 추력, aω: 로터면 유속 대비 출구 유속의 비율, A: 로터 블레이드 면적)(Where, D F : maximum projecting distance of the forward projection, H F : vertical distance from the upper opening to the forward projection, V : forward flight speed, ρ : air density, T : the thrust the ducted fan must produce, a ω : ratio of outlet flow rate to rotor surface flow rate, A: rotor blade area)

일 실시 예의 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체에 의하면, 덕트 형상만을 비대칭형으로 변경하더라도 비행시 발생하는 양력 대비 항력의 비율(L/D Ratio, Lift to Drag Ratio)을 50% 이상 증가시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.According to the flight vehicle having an asymmetric ducted fan according to an embodiment, even if only the duct shape is changed to an asymmetric type, the ratio of lift to drag generated during flight (L/D Ratio, Lift to Drag Ratio) can be increased by 50% or more. effect can be achieved.

일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬에 의하면, 로터의 하측에서 유동이 박리됨에 따라 유동이 로터의 하측 개구를 통해 보다 잘 배출되도록 하여 양력 대비 항력의 비율을 효과적으로 증가시킬 수 있다.According to the asymmetrical ducted fan according to an embodiment, as the flow is separated from the lower side of the rotor, the flow is better discharged through the lower opening of the rotor, thereby effectively increasing the ratio of lift to drag.

도 1은 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 측 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체가 전진 비행시 덕트 주위의 와류 강도를 수치해석적 방법으로 가시화한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 전방 돌출부의 돌출 거리 및 수직 거리 사이의 비율의 변화에 따른 양력 대비 항력의 비율을 수치해석적 방법적으로 기록한 그래프이다.1 is a perspective view of an aircraft having an asymmetric ducted fan according to an embodiment.
2 is a side cross-sectional view of an aircraft having an asymmetric ducted fan according to an embodiment.
FIG. 3 is a diagram visualizing vortex strength around a duct in a forward flight of an aircraft equipped with an asymmetric ducted fan according to an embodiment using a numerical method.
4 is a graph numerically analytically recording a ratio of drag to lift according to a change in a ratio between a protrusion distance and a vertical distance of a forward projection of an aircraft having an asymmetric ducted fan according to an embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment, the detailed description will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.

도 1은 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 측 단면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체가 전진 비행시 덕트 주위의 와류 강도를 수치해석적 방법으로 가시화한 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬을 구비하는 비행체의 전방 돌출부의 돌출 거리 및 수직 거리 사이의 비율의 변화에 따른 양력 대비 항력의 비율을 수치해석적 방법적으로 기록한 그래프이다.1 is a perspective view of an aircraft having an asymmetric ducted fan according to an embodiment, FIG. 2 is a side cross-sectional view of an aircraft having an asymmetric ducted fan according to an embodiment, and FIG. When an aircraft having an asymmetric ducted fan is in forward flight, the vortex strength around the duct is visualized by a numerical method, and FIG. It is a graph that numerically analyzes the ratio of drag to lift according to the change in the ratio between the protrusion distance and vertical distance.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 비행체(1)는 동체(11)와 동체(11)에 설치된 덕티드 팬(12)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4 , an aircraft 1 according to an embodiment may include a fuselage 11 and a ducted fan 12 installed on the fuselage 11 .

동체(11)는 비행 방향을 기준으로 전방부(111)와 후방부(112)를 포함할 수 있고, 전방부(111)와 후방부(112) 사이에 덕티드 팬(12)이 설치될 수 있다.The fuselage 11 may include a front part 111 and a rear part 112 based on the flight direction, and a ducted fan 12 may be installed between the front part 111 and the rear part 112. there is.

예를 들어, 동체(11)는 전후 방향을 따라서 유선형의 몸체 형상을 가질 수 있다.For example, the fuselage 11 may have a streamlined body shape along the fore-and-aft direction.

덕티드 팬(12)은 동체(11)의 전방부(111)와 후방부(112) 사이에 설치되어 비행체(1)의 비행에 필요한 추력을 형성할 수 있다.The ducted fan 12 may be installed between the front part 111 and the rear part 112 of the fuselage 11 to form thrust required for the flight of the aircraft 1.

예를 들어, 덕티드 팬(12)은 동체(11)를 전후 방향에 수직한 상하 방향으로 관통하는 덕트(123)와, 덕트(123)의 중앙에 설치되어 회전 구동하는 로터(121)와, 로터(121)의 둘레를 따라서 설치되는 복수개의 블레이드(122)를 포함할 수 있다.For example, the ducted fan 12 includes a duct 123 penetrating the fuselage 11 in a vertical direction perpendicular to the front-back direction, a rotor 121 installed in the center of the duct 123 and driven to rotate, A plurality of blades 122 installed along the circumference of the rotor 121 may be included.

덕트(123)는, 동체(11)의 전후 방향에 수직한 방향으로 관통 형성된 통로로서, 비행시 외부 공기가 유입 및 배출되는 경로를 형성할 수 있다.The duct 123 is a passage formed through the fuselage 11 in a direction perpendicular to the forward and backward directions, and may form a passage through which external air is introduced and discharged during flight.

로터(121)는, 덕트(123)의 중앙부분에 고정적으로 설치되어 복수개의 블레이드(122)를 회전시킬 수 있다.The rotor 121 is fixedly installed at the center of the duct 123 to rotate the plurality of blades 122 .

복수개의 블레이드(122)는, 로터(121)의 회전 방향에 대해 소정의 받음 각도를 가지도록 설치되어, 로터(121)의 회전 구동에 따라 비행에 필요한 추력을 형성할 수 있다.The plurality of blades 122 are installed to have a predetermined receiving angle with respect to the rotational direction of the rotor 121, and can form thrust required for flight according to the rotational drive of the rotor 121.

동체(11)의 전진 비행 방향을 기준으로, 즉 전후 방향을 기준으로 덕트(123)의 내부 통로 구조는 비대칭적 형상을 가질 수 있다.The internal passage structure of the duct 123 may have an asymmetrical shape based on the forward flight direction of the fuselage 11, that is, based on the front-back direction.

예를 들어, 덕트(123)는 동체(11)의 상하 방향을 따라서 원형의 단면을 갖는 내부 통로를 형성할 수 있다. 여기서, 원형이란, 반드시 정원 또는 타원으로 제한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.For example, the duct 123 may form an internal passage having a circular cross section along the vertical direction of the body 11 . Here, it should be noted that the circle is not necessarily limited to a circle or an ellipse.

예를 들어, 덕트(123)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 동체(11)의 전방(예: 도면을 기준으로 좌측)에 인접한 내부 통로의 부분이 후방(예: 도면을 기준으로 우측)으로 돌출 형성됨에 따라서, 덕트(123) 중앙에 설치된 로터(121)의 회전 축을 기준으로 전후 방향으로 비대칭적인 통로 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the duct 123 has a portion of the inner passage adjacent to the front of the fuselage 11 (e.g., the left side in the drawing) and the rear side (e.g., as shown in the drawing). Right side), it may have an asymmetrical passage shape in the front and rear directions based on the axis of rotation of the rotor 121 installed at the center of the duct 123.

예를 들어, 덕트(123)는 동체(11)의 상측으로 노출되는 상측 개구(1231)와, 동체(11)의 하측으로 노출되는 하측 개구(1232)와, 덕트(123)의 내부 통로 중 동체(11)의 전방 부분에 인접한 내주면의 적어도 일부분이 덕트(123)의 중심(예: 로터(121))으로 돌출 형성되는 전방 돌출부(1233)를 포함할 수 있다.For example, the duct 123 includes an upper opening 1231 exposed to the upper side of the body 11, a lower opening 1232 exposed to the lower side of the body 11, and an internal passage of the duct 123. At least a portion of the inner circumferential surface adjacent to the front portion of (11) may include a front protruding portion 1233 protruding toward the center of the duct 123 (eg, the rotor 121).

이상의 구조에 의하면, 덕트(123)는 동체(11)의 전후 방향을 기준으로 동체(11)의 전방부에 인접한 내주면 부분이 동체의 후방부(112)에 인접한 내주면 부분보다 중심(예: 로터(121))을 향하여 보다 가까이 위치하도록 돌출 형성되는 비대칭적인 통로 구조를 가질 수 있다.According to the above structure, in the duct 123, the inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body 11 is centered (eg, the rotor 121)) may have an asymmetrical passage structure protruding so as to be located closer to the direction.

예를 들어, 동체(11)의 상측으로 연통하는 상측 개구(1231)로부터 동체의 전방부(111)에 인접한 내주면 부분이 하측으로 갈수록 로터(121)를 향해 곡면을 이루며 돌출되어 전방 돌출부(1233)로 연결될 수 있다.For example, the inner circumferential portion adjacent to the front portion 111 of the body 11 from the upper opening 1231 communicating upward of the body 11 protrudes toward the rotor 121 in a curved shape toward the lower side, forming a front protrusion 1233. can be connected with

마찬가지로, 덕트(123)의 전방 부분 중, 덕트(123)의 하측 개구(1232)로부터 전방 돌출부(1233)로 연결되는 부분은 상측으로 갈수록 곡면을 이루며 돌출 형성될 수 있다.Similarly, among the front portions of the duct 123, a portion connected from the lower opening 1232 of the duct 123 to the front protruding portion 1233 may protrude upward toward a curved surface.

예를 들어, 상측 개구(1231)와 하측 개구(1232)의 형상은, 로터(121)의 회전축을 기준으로 동일한 반경을 갖는 동심원일 수 있다. 예를 들어, 상측 개구(1231)는 공기가 유입되는 입구일 수 있고, 하측 개구(1232)는 공기가 배출되는 출구일 수 있다.For example, the shapes of the upper opening 1231 and the lower opening 1232 may be concentric circles having the same radius with respect to the axis of rotation of the rotor 121 . For example, the upper opening 1231 may be an inlet through which air is introduced, and the lower opening 1232 may be an outlet through which air is discharged.

예를 들어, 동체(11)의 전후 방향을 기준으로, 전방 돌출부(1233)는 복수개의 블레이드(122)와 마주보는 지점에서 로터(121)를 향해 돌출되는 거리가 최대일 수 있다. For example, the front protrusion 1233 may protrude toward the rotor 121 at a maximum distance from a point facing the plurality of blades 122 based on the forward and backward directions of the fuselage 11 .

예를 들어, 동체(11)의 전후 방향에 수직한 상하 방향을 기준으로, 복수개의 블레이드(122)가 로터(121)에 설치되어 있는 위치는 상대적으로 상측으로 편향되어 있을 수 있다.For example, based on the vertical direction perpendicular to the front-back direction of the fuselage 11, the position where the plurality of blades 122 are installed on the rotor 121 may be relatively biased upward.

동체(11)의 전방부(111)에 인접한 상측 개구(1231)의 지점을 기준으로, 전방 돌출부(1233)가 최대로 돌출되는 지점까지의 상하 방향의 거리(HF)와, 전방 돌출부(1233)의 최대 돌출 거리(DF)는 아래의 수학식 1을 만족하는 조건에서 결정될 수 있다.Based on the point of the upper opening 1231 adjacent to the front part 111 of the body 11, the distance H F in the vertical direction to the point where the front protrusion 1233 protrudes to the maximum, and the front protrusion 1233 ) of the maximum protrusion distance (D F ) may be determined under the condition that satisfies Equation 1 below.

Figure 112021021810650-pat00002
Figure 112021021810650-pat00002

(여기서, DF: 전방 돌출부의 최대 돌출 거리, HF: 상측 개구로부터 전방 돌출부까지의 수직 거리, V: 전진 비행 속도, ρ: 공기 밀도, T: 덕티드 팬이 형성해야 하는 추력, aω: 로터면 유속 대비 출구 유속의 비율, A: 로터 블레이드 면적)(Where, D F : maximum projecting distance of the forward projection, H F : vertical distance from the upper opening to the forward projection, V : forward flight speed, ρ : air density, T : the thrust the ducted fan must produce, a ω : ratio of outlet flow rate to rotor surface flow rate, A: rotor blade area)

예를 들어, 실제 덕티드 팬(12)에서의 유동변화와 로터 형상에 따라 전방 돌출부(1233)의 최대 돌출 거리(DF)의 최적의 값은 유동적일 수 있기 때문에, 전방 돌출부(1233)의 최대 돌출 거리(DF)는 이상의 수학식 1을 통해 계산된 최대 돌출 거리(DF) 값의 ± 20% 범위 내에서 결정될 수 있다.For example, since the optimal value of the maximum protrusion distance D F of the front protrusion 1233 may be flexible according to the flow change in the actual ducted fan 12 and the shape of the rotor, the front protrusion 1233 The maximum protrusion distance (D F ) may be determined within ± 20% of the maximum protrusion distance (D F ) calculated through Equation 1 above.

도 3은 비행체(1)의 전진 비행시 덕트(123) 주위의 와류 강도를 수치해석적 방법으로 가시화한 도면으로서, 여기서 비행체(1)의 전방 돌출부(1233)의 최대 돌출 거리(DF) 및 수직 거리(HF) 사이의 비율은 0.975이다.3 is a diagram visualizing the eddy current strength around the duct 123 during the forward flight of the aircraft 1 by means of a numerical analytical method, where the maximum protrusion distance (D F ) of the forward projection 1233 of the aircraft 1 and The ratio between vertical distances (H F ) is 0.975.

일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬(12)을 구비하는 비행체(1)에 의하면, 덕트 형상만을 비대칭형으로 변경하더라도 비행시 발생하는 양력 대비 항력의 비율(L/D Ratio, Lift to Drag Ratio)을 50% 이상 증가시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.According to the flight vehicle 1 having the asymmetric ducted fan 12 according to an embodiment, even if only the duct shape is changed to an asymmetric type, the ratio of drag to lift generated during flight (L/D Ratio, Lift to Drag Ratio) ) can achieve an effect that can increase 50% or more.

도 3을 통해 확인할 수 있듯이, 일 실시 예에 따른 비대칭형 덕티드 팬(12)에 의하면, 로터(121)의 하측에서 유동이 박리됨에 따라 유동이 로터(121)의 하측 개구(1232)를 통해 보다 잘 배출되도록 하여 양력 대비 항력의 비율을 효과적으로 증가시킬 수 있다.As can be seen through FIG. 3 , according to the asymmetric ducted fan 12 according to an embodiment, as the flow is separated from the lower side of the rotor 121, the flow passes through the lower opening 1232 of the rotor 121. By allowing better discharge, the ratio of drag to lift can be effectively increased.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the described method, and/or components of the described structure, device, etc. may be combined or combined in a different form from the described method, or other components or equivalents may be used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by

Claims (6)

동체; 및
상기 동체에 설치되고, 상기 동체의 전후 방향을 기준으로 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상기 동체의 후방부에 인접한 내주면 부분보다 중심을 향하여 돌출 형성되는 덕트와, 상기 덕트의 중앙에 설치되는 로터와, 상기 로터의 둘레를 따라서 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 비대칭형 덕티드 팬을 포함하고,
상기 덕트는,
상기 동체의 상측으로 연통하는 상측 개구로부터 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 하측으로 갈수록 상기 로터를 향해 돌출 형성되는 전방 돌출부를 포함하고,
상기 전방 돌출부는,
상기 동체의 하측으로 연통하는 하측 개구로부터 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상측으로 갈수록 상기 로터를 향해 돌출 형성되는 비행체.
fuselage; and
A duct installed in the body and protruding toward the center from an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body based on the front-back direction of the body, and a duct installed at the center of the duct It includes an asymmetric ducted fan having a rotor and a plurality of blades installed along the circumference of the rotor,
The duct is
A front protrusion protruding toward the rotor from an upper opening communicating upwardly to the upper side of the body, wherein an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body protrudes toward the lower side;
The front protrusion,
An aircraft body in which an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the fuselage protrudes toward the rotor from the lower opening communicating to the lower side of the fuselage.
 삭제delete 삭제delete 동체; 및
상기 동체에 설치되고, 상기 동체의 전후 방향을 기준으로 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 상기 동체의 후방부에 인접한 내주면 부분보다 중심을 향하여 돌출 형성되는 덕트와, 상기 덕트의 중앙에 설치되는 로터와, 상기 로터의 둘레를 따라서 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 비대칭형 덕티드 팬을 포함하고,
상기 덕트는,
상기 동체의 상측으로 연통하는 상측 개구로부터 상기 동체의 전방부에 인접한 내주면 부분이 하측으로 갈수록 상기 로터를 향해 돌출 형성되는 전방 돌출부를 포함하고,
상기 전방 돌출부는,
상기 동체의 전후 방향을 기준으로, 상기 전방 돌출부는 상기 복수개의 블레이드와 마주보는 지점에서 돌출되는 길이가 최대인 것을 특징으로 하는 비행체.
fuselage; and
A duct installed in the body and protruding toward the center from an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body based on the front-back direction of the body, and a duct installed at the center of the duct It includes an asymmetric ducted fan having a rotor and a plurality of blades installed along the circumference of the rotor,
The duct is
A front protruding portion protruding toward the rotor from an upper opening communicating upwardly to the upper side of the body, wherein an inner circumferential portion adjacent to the front portion of the body protrudes toward the lower side;
The front protrusion,
Based on the forward and backward directions of the fuselage, the forward protrusion is characterized in that the maximum protruding length at a point facing the plurality of blades.
 제 4 항에 있어서,
상기 동체의 전후 방향에 수직한 상하 방향을 기준으로, 상기 복수개의 블레이드가 상기 로터에 설치되어 있는 위치는 상측으로 편향되어 있는 것을 특징으로 하는 비행체.
According to claim 4,
Based on the vertical direction perpendicular to the longitudinal direction of the fuselage, the position where the plurality of blades are installed on the rotor is biased upward.
 제 5 항에 있어서,
상기 동체의 전방부에 인접한 상기 상측 개구의 지점을 기준으로, 상기 전방 돌출부가 최대로 돌출되는 지점까지의 상하 방향의 길이와, 상기 전방 돌출부의 최대 돌출 길이는 아래의 수학식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 비행체.
(수학식)
Figure 112021021810650-pat00003

(여기서, DF: 전방 돌출부의 최대 돌출 거리, HF: 상측 개구로부터 전방 돌출부까지의 수직 거리, V: 전진 비행 속도, ρ: 공기 밀도, T:덕티드 팬이 형성해야 하는 추력, aω: 로터면 유속 대비 출구 유속의 비율, A: 로터 블레이드 면적)
According to claim 5,
Based on the point of the upper opening adjacent to the front part of the body, the length in the vertical direction up to the maximum protrusion of the front protrusion and the maximum protrusion length of the front protrusion are determined by the following equation characterized flight.
(mathematical expression)
Figure 112021021810650-pat00003

(Where, D F : maximum projecting distance of the forward projection, H F : vertical distance from the upper opening to the forward projection, V : forward flight speed, ρ : air density, T : the thrust the ducted fan must produce, a ω : ratio of outlet flow rate to rotor surface flow rate, A: rotor blade area)
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100224721A1 (en) 2008-06-06 2010-09-09 Frontline Aerospace, Inc. Vtol aerial vehicle
US20120080564A1 (en) 2010-10-05 2012-04-05 Urban Aeronautics Ltd. Ducted platforms
WO2016076489A1 (en) 2014-11-14 2016-05-19 한국해양과학기술원 Asymmetric fan-shaped stern duct for energy saving of ship
US20180346108A1 (en) 2016-05-18 2018-12-06 The University Of Toledo Active Flow Control For Ducted Fans And Fan-In-Wing Configurations
CN109533311A (en) 2018-11-16 2019-03-29 中国直升机设计研究所 A kind of high-performance ducted fan
KR102077291B1 (en) * 2017-10-27 2020-02-13 국방과학연구소 Flight vehicle and controlling method thereof
US20200339241A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Rolls-Royce Corporation Nacelle for a boundary layer ingestion propulsor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110147533A1 (en) * 2009-12-21 2011-06-23 Honeywell International Inc. Morphing ducted fan for vertical take-off and landing vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100224721A1 (en) 2008-06-06 2010-09-09 Frontline Aerospace, Inc. Vtol aerial vehicle
US20120080564A1 (en) 2010-10-05 2012-04-05 Urban Aeronautics Ltd. Ducted platforms
WO2016076489A1 (en) 2014-11-14 2016-05-19 한국해양과학기술원 Asymmetric fan-shaped stern duct for energy saving of ship
US20180346108A1 (en) 2016-05-18 2018-12-06 The University Of Toledo Active Flow Control For Ducted Fans And Fan-In-Wing Configurations
KR102077291B1 (en) * 2017-10-27 2020-02-13 국방과학연구소 Flight vehicle and controlling method thereof
CN109533311A (en) 2018-11-16 2019-03-29 中国直升机设计研究所 A kind of high-performance ducted fan
US20200339241A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Rolls-Royce Corporation Nacelle for a boundary layer ingestion propulsor

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