KR102613732B1

KR102613732B1 - 열교환기 및 이를 포함하는 비행기

Info

Publication number: KR102613732B1
Application number: KR1020220065964A
Authority: KR
Inventors: 김재형; 정상현
Original assignee: 주식회사 플라나
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-12-14
Also published as: KR20230166258A; WO2023234488A1; KR20230166974A

Abstract

동체의 열원에 대해 열교환을 수행하고, 동체에 추력 또는 추력편향이 작용하도록 구성되는 열교환기 및 이를 포함하는 비행기를 개시한다.
비행기는 동체, 동체의 측부에 마련되는 적어도 하나의 유입구, 동체의 하부에 마련되는 적어도 하나의 배출구 및 유체가 흐르는 방향을 따라 유입구와 배출구 사이에 배치되고 적어도 하나의 유입구를 통해 유입된 공기를 그 내부로 유입시켜 적어도 하나의 배출구로 배출하는 적어도 하나의 팬을 가지는 팬유닛을 포함한다.

Description

열교환기 및 이를 포함하는 비행기{HEAT EXCHANGER AND AIRPLANE COMPRISING THE SAME}

본 발명은, 동체의 열원에 대해 열교환을 수행하고, 동체에 추력 또는 추력편향이 작용하도록 구성되는 열교환기 및 이를 포함하는 비행기에 관한 것이다.

종래 항공기나 전투기 등의 공중에서 비행하는 비행체들은 엔진 등을 통해 동력을 얻고, 이에 따라 공냉식의 엔진 냉각 시스템을 구비하는 경우가 일반적이었다.

그러나, 최근 다양한 종류의 비행체에 관한 기술개발이 활발하게 이루어짐에 따라, 엔진 외에도 전기 구동 모터를 통해 동력을 얻는 비행체와 상기 구동 모터의 냉각 시스템에 대한 관심이 증가하는 추세이다.

또한, 종래의 항공기나 전투기는 이착륙 시 매우 긴 활주로를 필요로 하기 때문에, 최근 개발되는 다양한 비행체들은 활주로가 필요없는 수직이착륙 시스템(Vertical Take-off and Landing, VTOL)을 갖추기도 한다.

수직이착륙 시스템을 구현하기 위해서는 비행체의 무게를 초과하는 양력 발생이 요구된다. 이를 위해, 최근 개발된 다양한 비행체들은 복수개의 프로펠러를 통해 양력과 추력을 발생시킴으로써 동체를 이륙시키고 비행하도록 설계되고 있다.

이 때, 수직이착륙 시스템은 동체의 무게나, 발생되는 양력 또는 추력에 따라 그 효율이 변화되고, 그에 따라 이착륙에 소요되는 시간이나 비행속력, 비행시간 등이 크게 좌우되기 때문에, 수직이착륙이나 비행체의 비행에 있어서 효율 증가를 위해 다양한 기술의 개발이 요구되고 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2014-0125222

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동체의 열원에 대해 열교환을 수행하고, 동체에 추력 또는 추력편향이 작용하도록 구성되는 열교환기 및 이를 포함하는 비행기를 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 비행기는 동체; 상기 동체의 측부에 마련되는 적어도 하나의 유입구; 상기 동체의 하부에 마련되는 적어도 하나의 배출구; 및 유체가 흐르는 방향을 따라 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되고 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 유입된 공기를 그 내부로 유입시켜 상기 적어도 하나의 배출구로 배출하는 적어도 하나의 팬을 가지는 팬유닛; 을 포함한다.

상기 적어도 하나의 팬은, 복수로 마련된다.

상기 복수의 팬은, 상기 동체의 폭 방향으로 배열된다.

상기 복수의 팬은, 상기 동체의 길이 방향으로 배열된다.

상기 복수의 팬은, 개별적으로 제어된다.

상기 적어도 하나의 유입구를 개폐하는 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트;를 포함한다.

상기 적어도 하나의 배출구를 개폐하는 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트;를 포함한다.

상기 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트는, 상기 동체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 유입구의 개도를 조절 가능하다.

상기 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트는, 상기 동체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 배출구의 개도를 조절 가능하다.

상기 적어도 하나의 유입구는, 상기 동체의 양측에 각각 배치되는 제1 유입구와 제2 유입구를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트는, 복수개로 마련되어 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구를 각각 개폐한다.

상기 복수의 제1 개폐 플레이트는, 각각 개별적으로 제어된다.

상기 적어도 하나의 배출구는, 상기 동체의 하측에 배치되는 제1 배출구와 제2 배출구를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트는, 복수개로 마련되어 상기 제1 배출구와 상기 제2 배출구를 각각 개폐한다.

상기 복수의 제2 개폐 플레이트는, 각각 개별적으로 제어된다.

상기 복수의 팬은, 상기 동체의 양측에 각각 배치되는 제1 팬과 제2 팬을 포함하고, 상기 제1 배출구는, 상기 제1 팬에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 제2 배출구는 상기 제2 팬에 대응되는 위치에 배치된다.

상기 복수의 팬의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성된다.

상기 복수의 제1 개폐 플레이트의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성된다.

상기 복수의 제2 개폐 플레이트의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성된다.

상기 팬유닛은, 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 공기를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시킴으로써, 상기 동체에서 발생하는 열을 상기 동체의 외측으로 안내하도록 구성된다.

상기 팬유닛은, 하우징; 과, 열교환 매체가 흐를 수 있도록 상기 하우징의 내부에 마련되는 매체 유로; 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 팬은, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 배치되어, 상기 하우징 주위의 공기를 상기 하우징의 내측으로 유입 및 상기 하우징의 외부로 배출시킴으로써, 상기 하우징 주위의 공기와 상기 매체 유로를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환을 촉진하고, 상기 동체에 추력 또는 추력편향을 제공한다.

상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고, 상기 하우징은, 상기 복수의 팬을 각각 수용하는 복수의 수용홀을 가진다.

상기 하우징은, 상기 수용홀의 내주면으로부터 연장되어 상기 팬을 지지하는 적어도 하나의 지지리브;를 포함한다.

상기 적어도 하나의 지지리브는, 복수개로 마련되어 상기 수용홀의 원주 방향을 따라 이격 배치된다.

상기 팬은, 팬 블레이드; 와 상기 팬 블레이드를 회전 구동하는 팬 구동모터; 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 지지리브는, 상기 팬 구동모터를 지지한다.

상기 팬유닛은, 상기 복수의 팬 사이의 공기 유동을 분리시키거나 상기 복수의 팬에 의해 발생한 공기 유동이 간섭되는 것을 방지하는 적어도 하나의 분리막;을 포함한다.

상기 동체로부터 연장되는 복수의 날개;와 상기 복수의 날개 각각에 마련되는 복수의 로터;를 포함하고, 상기 복수의 로터 중 적어도 하나와 상기 복수의 팬 중 적어도 하나를 제어하여 상기 동체의 이동을 제어하도록 구성된다.

본 발명의 실시예들에 따른 비행기는 동체; 상기 동체 내부에 배치되는 열교환기; 상기 동체의 측부 일 부분에 형성되고, 상기 동체 외부의 유체를 상기 열교환기로 안내하는 적어도 하나의 유입구; 및 상기 동체의 하부 일 부분에 형성되고, 상기 열교환기에서 열교환된 유체를 상기 동체의 외측으로 안내하는 적어도 하나의 배출구; 를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시킴으로써, 상기 동체에 추력 또는 추력 편향을 제공한다.

상기 열교환기는, 하우징; 과, 상기 하우징의 내측에 회전 가능하게 배치되고, 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시키는 적어도 하나의 팬; 을 포함한다.

상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고, 상기 열교환기는, 상기 하우징의 내부 또는 외부에 마련되어 상기 복수의 팬 사이의 공기 유동을 분리시키거나 상기 복수의 팬에 의해 발생한 공기 유동이 간섭되는 것을 방지하는 적어도 하나의 분리막;을 더 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 열교환기는 비행기의 동체 내부에 배치되어 열교환을 수행하는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기는, 하우징; 열교환 매체가 흐를 수 있도록 상기 하우징의 내부에 마련되는 매체 유로; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 배치되는 적어도 하나의 팬; 을 포함하고, 상기 팬은, 상기 하우징 주위의 공기를 상기 하우징의 내측으로 유입 및 상기 하우징의 외부로 배출시킴으로써, 상기 하우징 주위의 공기와 상기 매체 유로를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환을 촉진하고, 상기 동체에 추력 또는 추력 편향을 제공한다.

상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고, 상기 하우징은, 상기 복수의 팬을 각각 수용하는 복수의 수용홀;을 가진다.

상기 팬은, 팬 블레이드; 와 상기 팬 블레이드를 회전 구동하는 팬 구동모터; 를 포함하고, 상기 지지리브는, 상기 팬 구동모터를 지지한다.

본 발명의 열교환기 및 이를 포함하는 비행기에 따르면, 비행기에는 동력원(열원)에 대한 냉각 시스템의 구비가 필수적이기 때문에, 동체의 열원에 대해 열교환을 수행함과 동시에 동체에 추력 또는 추력편향을 작용시킬 수 있고, 이를 통해 비행기의 이착륙 효율 또는 비행 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기를 나타낸 저면사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기의 유입구를 확대한 도면이다.
도 4는 도 3의 A-A단면을 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에서 팬의 단면을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기를 나타낸 저면사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 유입구를 확대한 도면이다.
도 12는 도 11의 A-A단면을 나타낸 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다.
도 15는 열교환핀의 변형예에 따른 사시도이다.
도 16은 열교환핀의 변형예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기를 나타낸 저면사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기의 유입구를 확대한 도면이다. 도 4는 도 3의 A-A단면을 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에서 팬의 단면을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)는 동체(100)와, 동체(100)의 서로 다른 부분에 각각 형성된 유입구(110)와 배출구(120) 및 유입구(110)와 배출구(120) 사이에 배치되는 적어도 하나의 팬(210)을 포함하고, 적어도 하나의 팬(210)에 의해 유입구(110)와 배출구(120) 사이에서 유체의 유동을 통해 열교환이 수행되고, 동체(100)에 추력 또는 추력 편향이 작용되도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)는 엔진 또는 전기 구동 모터 등의 동력원을 통해 구동되는 비행기로써, 상기 동력원들은 동력 발생에 따른 열이 발생되기 때문에 열원으로 볼 수 있다. 또한 전기 구동 모터 등의 동력원에 전력을 공급하는 배터리, 발전기, 인버터 등 역시 열원에 해당한다. 열원에 대해서는 적절한 냉각 시스템이 필수적으로 구비되며, 일반적인 냉각 시스템은, 냉각매체, 즉 냉각수나 냉매를 통해 열원에서 발생한 열을 다른 곳으로 배출시키도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기는 동체(100)와, 동체(100)의 측부에 마련되는 적어도 하나의 유입구(110) 동체(100)의 하부에 마련되는 적어도 하나의 배출구(120) 및 유체가 흐르는 방향을 따라 유입구(110)와 배출구(120) 사이에 배치되고, 유입구(110)를 통해 유입된 공기를 그 내부로 유입시켜 배출구(120)로 배출하는 적어도 하나의 팬(210)을 가지는 열교환기(200)를 포함할 수 있다. 한편, 하기에서 기재되는 열교환기(200)는 후술되는 팬유닛(200)과 동일한 구성 및 구조이며, 비행기에서 동일한 기능을 수행할 수 있다.

구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)는 유선형의 동체(100)를 가지며, 동체(100)에는 전방의 전방날개(103)와 주날개에 해당하는 후방날개(105) 및 꼬리날개(107)가 구비된다. 전방날개(103)는 카나드-윙(Canard-wing)으로써, 동체(100)의 최전방에서 하단에 가까운 지점에 좌, 우측으로 한 쌍이 마련되며, 비행기(10)의 조종성과 비행성능 및 효율을 향상시키는 효과를 가진다. 후방날개(105)의 경우 동체(100)의 중앙측에서 상단에 위치되며, 전방날개(103)와 같이 한 쌍이 좌, 우측에 마련될 수 있고, 도 1과 같이 하나의 날개가 좌, 우측으로 연장된 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 전방날개(103) 및 후방날개(105)에는 추력 발생을 위한 복수의 로터(101)가 각각 구비되며, 로터(101)는 각각 복수의 개별날개를 포함할 수 있다. 도 1에서는 로터(101)가 5개의 개별날개를 포함하는 구조가 예시적으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 개별날개의 개수는 2개 내지 8개 사이에서 변경되어 적용 가능하다.

로터(101)는 로터바디를 통해 날개에 결합될 수 있고, 로터(101)의 로터바디는 동체(100)와 동일한 방향으로 연장되는 유선형의 구조를 가짐에 따라 로터(101) 또는 비행 방향에 따른 공기저항을 최소화할 수 있다. 로터(101)는 힌지를 통해 바디에 결합됨으로써 바디에 대해 틸팅될 수 있고 이에 따라 로터(101)가 발생시키는 추력의 방향이 변화될 수 있다.

예를 들어, 도 1을 참고하면, 전방날개(103) 및 후방날개(105)에 마련된 로터(101)는 상방 또는 하방을 향하고 있지만 이는 동체(100)에 수직방향 추력을 발생시키기 위한 것이며, 상기 로터(101)가 틸팅되어 전방 또는 후방을 향하는 경우 동체(100)에 수평방향 추력을 발생시킬 수 있는 것이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)가 이착륙하거나, 호버링하는 경우에는 현재 도 1 및 도 2와 같이 로터(101)가 상방 또는 하방을 향하도록 틸팅되어 동체(100)에 상방으로 추력을 발생시키게 되며, 비행 시에는 로터(101)가 전방 또는 후방을 향하도록 틸팅되어 전방으로 추력을 발생시킬 수 있는 것이다.

로터(101)는 전방날개(103)에 배치되는 제1로터(101a) 및 후방날개(105)에 배치되는 제2로터(101b)와 제3로터(101c)를 포함한다.

제1로터(101a)는 전방날개(103)의 좌, 우측 단부에 각각 구비되고, 비행기(10)의 움직임에 따라 전방 또는 상방을 향하도록 틸팅된다. 필요에 따라 제1로터(101a)의 개수는 증감될 수 있다. 비행성능 또는 효율 개선을 위해 제1로터(101a)는 전방날개(103)의 좌, 우측 단부가 아닌 중단측에 배치될 수도 있다.

또한, 제2로터(101b)는 후방날개(105)의 좌, 우측 단부에 각각 구비되고, 비행기(10)의 움직임에 따라 전방 또는 상방을 향하도록 틸팅된다. 제3로터(101c)는 제2로터(101b)보다 상대적으로 동체(100)와 더 가까운 지점에 후방을 향하도록 배치되고, 제3로터(101c)의 개별날개는 후방 또는 하방을 향하도록 틸팅된다. 전방날개(103)에 배치되는 제1로터(101a) 및 후방날개(105)에 배치되는 제2로터(101b)와 제3로터(101c)를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)의 이착륙, 호버링 및 비행 시 동체(100)에 전방 또는 상방으로 추력이 발생된다.

필요에 따라 제2로터(101b)의 개수는 증감될 수 있다. 비행성능 또는 효율 개선을 위해 제2로터(101b)는 후방날개(103)의 좌, 우측 단부가 아닌 중단측에 배치될 수도 있다.

도 1을 참고하면, 동체(100)의 일 지점에 예시적으로 배터리(400)가 도시되어 있다. 배터리(400)는 적어도 하나 이상이 구비되며, 동체(100)의 내부에 배치되어 전기적으로 각각의 로터(101)들과 연결되어 각각의 로터(101)들에 전력을 공급할 수 있다. 도시하지는 않았지만 하나의 로터(101)에 하나 또는 그 이상의 배터리(400)에 의해 전력 공급이 이루어지거나, 또는 복수의 로터(101)에 하나 또는 그 이상의 배터리(400)에 의해 전력 공급이 이루어지는 등 배터리(400)를 통해 로터(101)에 전력을 공급하는 구조는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

로터(101), 배터리(400) 등의 열원은 동작 시 열이 발생하므로 냉각을 위해 냉각 매체 라인을 통해 동체(100)에 구비되는 열교환기(200)와 연결될 수 있다.

열교환기(200)에는 기체의 유동을 통해 가열된 냉각 매체를 식힘으로써 열교환을 수행하는 적어도 하나의 팬(210)이 구비되며, 냉각 매체는 로터(101), 배터리(400) 및 열교환기(200)를 순환하며 열교환을 수행한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)는 적어도 하나의 팬(210)이 동체(100)의 하단에 마련되는 적어도 하나의 팬(210)을 포함하고, 적어도 하나의 팬(210)이 동작됨에 따라 동체(100)의 측방에서 흡기가 이루어지며, 동체(100)의 하방으로 배기가 이루어진다. 공기의 유입과 배출 방향을 결정하는 유입구(110)와 배출구(120)의 형상은 동체(100)의 비행 제어와 함께 최적화된 비행을 수행하도록 다양하게 설계될 수 있다.

즉, 적어도 하나의 팬(210)은 동체(100)의 하방으로 공기를 배출함에 따라, 적어도 하나의 팬(210)의 주위를 통과하는 공기를 통해 냉각매체의 냉각을 수행하고, 동체(100)에는 적어도 하나의 팬(210)에 의한 양력 또는 추력이 제공된다.

적어도 하나의 팬(210)은 복수로 마련될 수 있다. 복수의 팬(210)은 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 동체(100)의 폭 방향(이하, 폭 방향이라 함)으로 배열될 수 있고, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 동체(100)의 길이 방향(이하, 길이 방향이라 함)으로 배열될 수 있으며, 복수의 팬(210)은 각각 개별적으로 제어될 수 있다.

즉, 복수의 팬(210)을 통해 하방으로 공기가 배출되는 경우, 동체(100)에는 양력 또는 추력이 발생하여 동체(100)의 수직이착륙 시에 필요한 양력의 전부 또는 일부가 제공되며, 적어도 하나의 팬(210)이 동체(100)의 길이방향 또는 폭방향으로 복수개가 배치되어 각각 개별적으로 회전속도가 제어되는 경우 각각의 팬(210)에 의해 발생되는 추력의 차이로 인해 동체(100)가 측방으로 이동하는 등 추력편향이 작용될 수 있다.

복수의 팬(210)은 동체(100)의 측면을 통해 기체를 동체(100)의 내부로 유입시키고, 동체(100)의 내부로 유입된 상기 기체를 동체(100)의 하부로 배출함으로써 추력을 발생시키는데, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)에서 열교환 기능과는 별도로, 또는 열교환 기능과 병행하여, 중력을 거스르는 방향으로 보조 추력(양력)을 제공하는 것이다.

복수의 팬(210)을 통한 추진 보조는 최대 50%까지 가능하고, 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)에서는 복수의 팬(210)을 통한 수직 방향의 보조 추력 제공과 열 교환 기능을 동시에 수행될 수 있으며, 이 보조 추력은 천이 비행 (Transition Flight)이나 수직이착륙 비행 (VTOL or Hovering Flight)에 있어서 동체(100)에 구비되는 로터(101)에 대한 추력 오버헤드(Thrust Overhead)를 분담함으로써 비행 제어 마진 향상과 소음 저감에 기여할 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 비행기(10) 동체(100)를 제어하는 제어부(300)를 포함한다. 제어부(300)는 동체(100) 내부에 마련되거나, 혹은 동체(100) 외부의 별도의 서버 등에 마련됨으로써 원격조종이나 자율비행 시스템의 형태로 구현될 수도 있을 것이다. 제어부(300)는 전방날개(103) 및 후방날개(105)에 마련되는 로터(101)들과 열교환기(200)의 동작을 제어한다.

예를 들어, 제어부(300)는 로터(101)의 틸팅, 회전 수, 전력분배, 로터(101)의 피치각 등을 제어하며, 열교환기(200)에 구비되는 팬(210)의 회전 수, 전력분배, 냉각 매체 유동 등을 제어한다. 또한 후술할 제1 개폐 플레이트(115)와 제2 개폐 플레이트(125) 역시 제어부(300)에 의해 그 개폐나 개도가 제어됨으로써 비행성능 및 비행효율이 개선될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)는 적어도 하나의 유입구(110)를 개폐하는 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트(115)를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 배출구(120)를 개폐하는 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트(125)를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 제1 개폐 플레이트(115)는 동체(100)에 회전 가능하게 결합되고, 유입구(110)의 개도를 조절 가능하다. 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트(125)는 동체(100)에 회전 가능하게 결합되고, 배출구(120)의 개도를 조절 가능하다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)에서 적어도 하나의 유입구(110)는 동체(100)의 양측에 각각 배치되는 제1 유입구(110a)와 제2 유입구(110b)를 포함하고, 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트(115)는 제1 유입구(110a)와 제2 유입구(110b)를 각각 개폐하는 제1 유입구(110a)측의 제1 개폐 플레이트(115a), 제2 유입구(110b)측의 제1 개폐 플레이트(115b)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)에서 적어도 하나의 배출구(120)는 동체(100)의 하측에 배치되는 제1 배출구(120a)와 제2 배출구(120b)를 포함하고, 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트(125)는 제1 배출구(120a)와 제2 배출구(120b)를 각각 개폐하는 제1 배출구(120a)측의 제2 개폐 플레이트(125a), 제2 배출구(120b)측의 제2 개폐 플레이트(125b)를 포함한다.

복수의 제1 개폐 플레이트(115) 및 복수의 제2 개폐 플레이트(125)는 제어부(300)에 의해 각각 개별적으로 그 회전각이 제어될 수 있다. 제1 개폐 플레이트(115) 및 제2 개폐 플레이트(125)는 필요에 따라 또는 팬(210)의 개수 또는 동체(100)의 구조에 따라 그 형상이나 개수가 변경될 수 있다.

제1 개폐 플레이트(115)가 동체(100)의 좌, 우측에 각각 마련되고, 좌측에 마련되는 제1 개폐 플레이트(115b)와 우측에 마련되는 제1 개폐 플레이트(115a)의 개도 조절에 따라, 좌, 우측에서 동체(100) 내로 유입되는 기체의 양이 달라질 수 있다. 만약 동체(100)의 우측에서 더 많은 기체가 유입되는 경우, 동체(100)에는 우측으로 추력편향이 작용하게 되고, 동체(100)의 좌측에서 더 많은 기체가 유입되는 경우, 동체(100)에는 좌측으로 추력편향이 작용하게 된다.

제2 개폐 플레이트(125)는 제1 개폐 플레이트(115)에 대응되어 동체(100)의 하면에, 배출구(120)의 중심을 기준으로 좌, 우측에 각각 마련될 수 있고, 제어부(300)는 좌측의 제2 개폐 플레이트(125a)와 우측의 제2 개폐 플레이트(125b)의 개방 정도를 제어함으로써 동체(100)에 추력편향을 발생시킬 수 있다.

제어부(300)는 복수의 로터(101)를 제어함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)의 비행 모드를 제어하는데, 이착륙, 비행, 호버링 등의 비행 모드에 따라 각각의 로터(101)의 틸팅각도, 회전 수 등을 개별적으로 제어할 수 있고, 열교환기(200)에 구비된 각각의 팬(210)들 역시 개별적으로 회전 수, 회전 방향 등을 제어할 수 있다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)에서 적어도 하나의 팬(210)은 동체(100)의 양측에 각각 배치되는 제1 팬(210a)과 제2 팬(210b)을 포함한다. 제1 팬(210a)은 제1 배출구(120a)에 대응되는 위치에 배치되고, 제2 팬(210b)은 제2 배출구(120b)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

복수의 제1 개폐 플레이트(115) 또는 복수의 제2 개폐 플레이트(125)는 유입구(110) 또는 배출구(120)를 개방하는 정도(개도)를 조절함으로써 추력 제어를 하는 노즐(Nozzle)로서 활용될 수도 있다.

유입구(110)는, 도 1과 같이, 동체(100)의 측면에 위치하는 것 외에도, 비행 조종성 향상의 목적에 따라 동체(100)의 후방부나 전방부에 마련될 수 있을 것이다.

예를 들어, 전방부에 유입구(110)가 설치될 경우 유입구(110)는 공기 흡입을 통해 저속 구간에서 비행기를 가속시키는 역할을 할 수도 있고, 후방부에 유입구(110)가 설치될 경우 유입구(110)는 공기 흡입을 통해 저속 구간에서 비행기를 감속시키는 역할을 할 수 있다.

도 5를 참고하면, 복수의 팬(210)이 동체(100)의 폭방향으로 배치되는 경우, 좌, 우 팬(210)들의 RPM 제어를 통하여 비행기에 대해 측면 방향의 추진력을 발생시킬 수 있다. 또한 동체의 측면 또는 하면의 복수의 제1 개폐 플레이트(115) 또는 복수의 제2 개폐 플레이트(125)의 개도 제어에 따른 유동 제어를 통하여 비행기에 대해 측면 방향의 추진력을 발생시킬 수도 있다.

제어부(300)에 의해 어느 한 쪽의 팬(210)의 회전 수가 증가되면 좌우 흡입력의 차이로 인해 팬(210)의 회전수가 증가된 쪽의 방향으로 동체(100)에 추력 또는 추력편향이 작용하게 된다. 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 어느 한 쪽의 로터(101)의 회전 수가 증가되면 압력 차이로 인해 로터(101)의 회전 수가 증가된 쪽의 방향으로 동체(100)에 추력 또는 추력편향이 작용하게 된다.

즉, 팬(210)과 로터(101)들의 통합 제어를 통하여 동체(100)가 기울어지지 않고 측면 방향으로 이동될 수 있도록 동체(100) 제어가 가능하게 된다.예를 들어, 전방날개(103) 또는 후방날개(105)의 우측에 배치된 로터(101)들 중 적어도 하나의 회전수가 상대적으로 커지게 되면, 동체(100)에는 우측 방향으로 추력 또는 추력편향이 작용하면서 동체(100)가 우측으로 기울어질 수 있는데, 이 때 좌측의 제1 팬(210a)의 회전수가 함께 증가되면 동체(100)에는 좌측으로도 추력 또는 추력편향이 작용하게 되어 동체(100)가 우측으로 기울어지는 정도가 감소하거나, 최소화될 수 있다. 이와 같은 원리를 이용하여 복수의 팬(210)과 복수의 로터(101)의 회전수를 적절히 조절하게 되면, 동체(100)가 기울어지지 않고, 측방으로 이동하는 것이 가능하게 된다.

또한, 앞서 설명한 로터(101)와 팬(210)의 통합 제어를 통해 동체(100)를 기울어지게 하지 않고 측방으로 이동시키는 원리는, 로터(101)와 제1 개폐 플레이트(115) 또는 복수의 제2 개폐 플레이트(125) 사이에도 적용될 수 있다.

즉, 좌, 우측 제1 개폐 플레이트(115a, 115b) 중 어느 한쪽의 개도를 다른 한쪽의 개도와 다르게 하면, 좌, 우 유입구(110a, 110b)를 통한 흡입력의 차이로 인해 어느 한 쪽으로 동체(100)에 추력 또는 추력편향이 작용하게 된다. 또한, 좌, 우측 제2 개폐 플레이트(125a, 125b) 중 어느 한쪽의 개도를 다른 한쪽의 개도와 다르게 하면, 좌, 우 배출구(120a, 120b)를 통한 기체의 배출량 차이로 인해 어느 한 쪽으로 동체(100)에 추력 또는 추력편향이 작용하게 된다.

좌, 우측 제1 개폐 플레이트(115a, 115b) 또는 좌, 우측 제2 개폐 플레이트(125a, 125b)의 개도 및 로터(101)의 회전수를 통합 제어함으로써, 앞서 설명한 로터(101)와 팬(210)의 통합 제어를 통해 동체(100)가 기울어지지 않고 측방으로 이동되는 이동 제어가 동일하게 구현할 수 있다.

이와 같이 동체(100)가 기울어지지 않고 측방으로 이동하게 되면 돌풍이나 횡풍 등의 기상상황에서 동체(100)에 대한 보다 안정적인 제어성능이 확보될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)의 경우, 각각의 팬(210)을 통한 냉각 시스템의 구현은 물론, 제어부(300)를 통해 복수의 로터(101)들과 각각의 팬(210)의 추력 또는 회전수가 각각 개별적으로 제어되거나, 복수의 제1 개폐 플레이트(115) 또는 복수의 제2 개폐 플레이트(125)의 개도가 개별적으로 제어됨으로써 보다 정밀하고 안정적인 비행이 가능해지고, 비행 효율 역시 개선될 수 있다.

또한, 동체(100)가 기울어짐 없이 측방향 이동이 가능함에 따라 동체(100) 내부에 탑승한 승객이 편안하게 비행할 수 있고, 기상상황에 따라 더욱 유연한 대응이 가능하여 비행의 안정성도 확보될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)의 이착륙 시 또는 호버링 시, 제어부(300)는 먼저 로터(101)의 개별날개(프로펠러)가 상방 또는 하방을 향해 틸팅되어 상방 추력을 발생시키도록 로터(101)를 제어하게 된다. 이 때, 열교환기(200)의 팬(210) 및 제1 개폐 플레이트(115) 및 제2 개폐 플레이트(125) 역시 함께 제어되어 동체(100)에 추력 또는 추력편향을 발생시키고, 이를 통해 로터(101)들의 추력을 보조하거나, 동체(100)의 흔들림을 방지하여 이착륙시 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)가 이동할 때 , 제어부(300)는 로터(101)나 배터리(400)의 온도를 체크하고, 이에 따라 열교환기(200) 및 냉각 시스템을 제어함으로써 동체(100)의 열관리를 수행하며, 동시에 열교환기(200)의 팬(210)의 회전수, 제1 개폐 플레이트(115) 및 제2 개폐 플레이트(125)의 개도를 제어하여 동체(100)에 추력편향을 발생시킴으로써 기상상황에 따른 동체(100)의 흔들림을 방지하여 비행 안정성을 확보할 수 있다.

열교환기(200)는 적어도 하나의 유입구(110)를 통해 동체(100) 내부로 유입된 유체를 적어도 하나의 배출구(120)를 통해 배출시킴으로써, 동체(100)에 양력 또는 추력 편향을 제공한다.

열교환기(200)는 일반적으로 자동차나 항공기 등의 냉각 시스템에서 사용되는 라디에이터, 칠러 등으로 구성될 수 있다.

열교환기(200)는 동체(100) 내부에 배치되며, 동체(100)의 무게 중심에 인접하여 배치될 수도 있고, 다른 배치요소들을 고려하여 무게중심에서 떨어진 지점에 배치될 수도 있을 것이다.

열교환기(200)는, 하우징(205)과, 하우징(205)의 내측에 회전 가능하게 배치되고, 적어도 하나의 유입구(110)를 통해 동체(100) 내부로 유입된 유체를 적어도 하나의 배출구(120)를 통해 배출시키는 적어도 하나의 팬(210)을 포함할 수 있다.

도 5를 참고하면, 비행기(10)의 동체(100) 내부에 배치되어 열교환을 수행하는 열교환기(200)는, 하우징(205)과, 열교환 매체가 흐를 수 있도록 하우징(205)의 내부에 마련되는 매체 유로(220) 및 하우징(205)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 적어도 하나의 팬(210)을 포함한다. 팬(210)은, 하우징(205) 주위의 공기를 하우징(205)의 내측으로 유입 및 하우징(205)의 외부로 배출시킴으로써, 하우징(205) 주위의 공기와 매체 유로(220)를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환을 촉진하고, 동체(100)에 양력 또는 추력 편향을 제공한다.

도 6을 참고하면, 적어도 하나의 팬(210)은 복수개로 마련되고, 하우징(205)은 복수의 팬(210)을 각각 수용하는 복수의 수용홀(215)을 가질 수 있다.

매체 유로(220)는 온도가 높은 냉각 매체가 유입되는 유입채널(220a)과, 팬(210)에 의해 냉각된 냉각 매채가 유출되는 유출채널(220b)로 구성된다.

또한, 매체 유로(220)는 복수의 팬(210)을 수용하는 복수의 수용홀(215)들의 열을 따라 지그재그 형상으로 배치될 수 있으며, 복수의 팬(210)들의 열마다 각각 다른 종류의 냉각 매체가 통과하는 복수의 유로가 포함하도록 구성될 수도 있다.

복수의 수용홀(215)들은 팬(210)을 감싸는 구조로써 팬(210)의 종류나 크기에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 복수의 수용홀(215)은 팬(210)에 의해 유동되는 공기와 매체 유로(220)에서 유동되는 냉각 매체의 열교환이 직접 이루어지는 부분이므로 열 전도율이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

하우징(205)은 수용홀(215)의 내주면으로부터 연장되어 팬(210)을 지지하는 적어도 하나의 지지리브(230)를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 지지리브(230)는 복수개로 마련되어 수용홀(215)의 원주 방향을 따라 이격 배치될 수 있다.

팬(210)은 팬 블레이드(232)와 팬 블레이드(232)를 회전 구동하는 팬 구동모터(235)를 포함하고, 지지리브(230)는 팬 구동모터(235)를 지지할 수 있다.

도 5 내지 6을 참고하면 팬(210)은 복수 개의 팬 블레이드(232)를 가지며 필요에 따라 팬 블레이드(232)의 개수, 형상 등은 다양하게 설계될 수 있을 것이다.

팬 구동모터(235)는 수용홀(215)의 내주면에 마련되는 지지리브(230)에 설치되며, 지지리브(230) 역시 냉각매체와 공기 사이의 열교환을 위한 구조 또는 재질로 구성될 수 있다.

지지리브(230)는 팬 구동모터(235)를 지지하고 열교환 기능을 수행하는 것뿐만 아니라, 팬(210)을 통과한 유체의 추력 성능을 높이기 위한 고정자(Stator)로서의 역할도 수행한다.

즉, 지지리브(230)는 팬 구동모터(235)의 고정을 위한 구조 외에 별도의 내부 연결 구조를 가질 수 있으며, 이는 공기역학적인 효율을 증대하거나 냉각 성능을 증대하기 위한 목적 등에 따라 다양한 형상이 적용될 수 있다. 여기서 내부 연결 구조란, 수용홀(215)의 입구 쪽에 장착되는 Vane이나 출구에 장착되는 Stator 및 추가 덕트, 노즐일 수도 있고, 다양한 형상을 가진 배관으로 구성될 수도 있다.

팬(210)에 동력을 전달하고 지지리브(230) 상에 설치되는 팬 구동모터(235)에 대한 냉각은, 팬(210)에서 발생되어 유동되는 공기에 의해 냉각되는 공냉 방식으로 수행될 수 있고, 냉각에 필요한 별도의 냉각 시스템 통해 내부 유동을 활용한 수냉 방식으로 수행될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기를 나타낸 저면사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 유입구를 확대한 도면이고, 도 12는 도 11의 A-A단면을 나타낸 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기의 단면도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다.

하기에서는 도 9 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기(20)에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행기(10)와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기(20)는 복수의 팬(210) 사이의 공기 유동을 분리시키거나 복수의 팬(210)에 의해 발생한 공기 유동이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있는 비행기(20)일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 비행기(20)의 열교환기(200')는 동체(100)의 내주면에 의해 지지되는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 열교환기(200')가 그 내주면(양측 내주면 및 하측 내주면)이 라운드지게 형성되는 동체(100)에 지지되며 수용될 수 있도록, 열교환기(200')의 하우징(205)의 외주면(예컨데, 폭 방향에 대한 양측면 및 하부면)이 각각 동체(100)의 외주면에 대응되는 라운드진 형상으로 형성될 수 있다. 이에, 열교환기(200')가 외부에 충격에 의해 동체(100)로부터 분리되는 것이 억제 혹은 방지될 수 있다.

또한, 열교환기(200')는 분리막(240), 커버(250) 및 열교환핀(260)을 더 포함할 수 있다.

분리막(240)은 복수의 팬(210) 사이의 공기 유동을 분리시키거나 복수의 팬(210)에 의해 발생한 공기 유동이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 하기에서는, 열교환기(200')의 구조를 설명함에 있어, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 팬(210)이 6개로 마련되고, 각각 3개씩 병렬로 배치되는 실시예를 예시적으로 설명한다. 즉, 동체(100)의 길이 방향을 따라 3개의 팬(210)들이 배열되고, 폭방향을 따라 2개의 팬(210)들이 배열될 수 있다.

분리막(240)은 하우징(205)의 내부 또는 외부에 마련될 수 있다. 즉, 분리막(240)은 복수의 팬(210)들 사이의 공기역학적인 분리 기능을 위해 각 수용홀(215) 사이(즉, 하우징(205)의 내부) 또는 하우징(205) 외측(하우징 외부)에 설치될 수도 있다. 하기에서는, 분리막(240)이 하우징(205)의 외부에 마련되는 경우를 예시적으로 설명한다.

분리막(240)은 하우징(205)의 상면에 설치되며, 복수의 팬(210)으로 유입되는 공기 유동이 서로 간섭되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이를 위해, 분리막(240)은 길이 방향을 따라 제1 분리막(241) 및 폭 방향을 따라 제1 분리막(241)에서 연장되는 제2 분리막(242)을 포함할 수 있다.

제1 분리막(241)은 하우징(205)으로부터 상측으로 돌출된 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 제1 분리막(241)은 폭 방향을 기준으로 3개씩 병렬(2열)로 배치되는 복수의 팬(210) 사이에 배치될 수 있다. 분리막(241)은 한쌍으로 마련될 수 있으며, 폭 방향을 따라 서로 이격될 수 있다.

또한, 제1 분리막(241)은 동체(100)의 내주면을 향하는 일면이 라운드면으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 분리막(241)은 그 하부에서 그 상부를 향하여 폭 방향을 따라 라운드진 형상으로 형성될 수 있다. 이에, 한쌍의 제1 분리막(241)은 그 하부에서 그 상부로 갈수록, 서로 그 사이 간격이 증가하는 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 팬(210)의 구동에 의해 폭 방향을 따라 유입구(110)로 공기가 유입되고, 유입된 공기가 제1 분리막(241)의 라운드면에 의해 가이드되어 더 원활하게 팬(210)을 향해 이동할 수 있다.

제2 분리막(242)은 제1 분리막(241)으로부터 폭 방향으로 연장된 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 제2 분리막(242)은 그 하부가 하우징(205)의 상면에 결합되고, 그 일단이 제1 분리막(241)에 연결되며, 그 타단이 동체(100)의 내면에 결합될 수 있다. 제2 분리막(242)은 복수개로 마련되며, 길이 방향을 따라 복수의 팬(210) 사이에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에, 공기가 서로 간섭되지 않고 독립적으로 유입구(110)로부터 유입되어 배출구(120)로 배출될 수 있다.

하기에서는, 제2 분리막(242)이 8개로 마련되며, 한쌍의 제1 분리막(241)에 각각 4개씩 연결되는 경우를 예시적으로 설명한다.

제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)의 높이(즉, 상하 방향을 따라 연장되는 길이)는 복수의 팬(210)의 추력 또는 회전수에 따라 그 형성되는 높이가 변경될 수 있다. 예를 들어, 복수의 팬(210)의 추력이 크거나 또는 회전수가 상대적으로 많을 경우, 팬(210)으로 분사되는 공기 유동(즉, 기류의 토출 영역)이 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 이에, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)의 높이가 상대적으로 더 높아지도록, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)의 상하 방향 길이를 형성할 수 있다.

반면, 복수의 팬(210)의 추력이 작거나 또는 회전수가 상대적으로 적을 경우, 팬(210)으로 분사되는 공기 유동(즉, 기류의 토출 영역)이 상대적으로 짧게 형성될 수 있다. 이에, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)의 높이가 상대적으로 더 낮아지도록, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)의 상하 방향 길이를 형성할 수 있다. 하지만, 제1 분리막(241)및 제2 분리막(242)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

한편, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)은 유입구(110)를 통해 유입되는 공기와 열교환할 수 있는 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)은 히트 스프레더(Heat spreader)의 역할을 할 수 있도록, 그라파이트 입자와 니켈 입자의 혼합물 등 높은 열 전도율을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 이에, 비행기(10)에서 발생된 열이 동체(100)를 통해 하우징(205) 및 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)으로 전달되고, 유입구(110)를 통해 유입된 공기가 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242)와 접촉하며 열교환 과정을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 비행기(10)가 과열되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

제1 분리막(241)및 제2 분리막(242)은 열교환기(200)에 일체로 또는 탈부착 가능하게 구성될 수도 있다.

커버(250)는 제1 분리막(241)과 동체(100)의 내주면 사이의 공간(즉, 틈새(gap))을 커버하도록, 제1 분리막(241)으로부터 폭방향을 따라 연장될 수 있다.

커버(250)가 제1 분리막(241)과 동체(100)의 내주면 사이를 연결한다.

즉, 커버(250)는 그 일단이 제1 분리막(241)에 결합되고, 그 타단이 동체(100)의 내주면에 결합되며, 그 하부가 제2 분리막(241)의 상부에 결합될 수 있다. 커버(250)는 한쌍으로 마련되며, 한쌍의 제1 분리막(241)에 각각 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(250)는 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242) 및 동체(100)의 내주면과 접하는 부분에 요철구조를 형성할 수 있으며, 상술한 요철구조를 통해 제1 분리막(241)과 제2 분리막(242) 및 동체(100)의 내주면에 결합될 수 있다.

또한, 커버(250)는 폭 방향을 따라 수평하게 연장되거나, 혹은 제1 분리막(241)의 절곡되는 변화율에 대응하여 선형(linear)으로 연장될 수 있다. 이에, 커버(250)가 제1 분리막(241)과 동체(100)의 내주면 사이의 틈새를 커버하므로, 유입구(110)를 통해 공기가 유입될 때, 상술한 틈새로 공기가 새 나가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 유입구(110)로 유입된 공기가 팬(210)으로 안정적으로 유도될 수 있다.

한편, 유입구(110)는 제2 분리막(242)에 의해 복수로 구획될 수 있다. 즉, 유입구(110)는 폭 방향으로 연장되는 복수의 분리막(242)에 의해 복수개로 나뉘며, 서로 독립된 별도의 유입통로 구획될 수 있다.

한편, 제2 분리막(242)은 제1 분리막(241)과 커버(250) 및 하우징(205)과 그 사이에 공간(130a,130b,130c)들을 형성할 수 있다. 여기서, 상술한 공간(130a,130b,130c)들은 복수로 마련되는 제2 분리막(242)에 의해 복수로 구획되며, 각각의 공간(130a,130b,130c)들을 서로 독립된 영역일 수 있다. 상술한 공간(130a,130b,130c)들은 복수의 팬(210)과 일대일 대응될 수 있다. 즉, 복수의 공간(130a,130b,130c)들 중 일 공간(130a)에 하나의 팬(210)이 배치될 수 있다. 이에, 공기가 제2 분리막(242)에 의해 구획된 유입구(110)로 각각 나뉘어 유입되고, 유입구(110)를 통해 각각 나뉘어 복수의 독립된 공간(130a,130b,130c)들로 유입된 공기가 각각의 공간(130a,130b,130c)들에 배치된 팬(210)들로 유입될 수 있다. 따라서, 공기가 각각의 공간(130a,130b,130c)들에 서로 간섭되지 않은 상태로 서로 독립되어 유입되므로, 공기역학적으로 분리된 상태를 형성할 수 있다.

열교환핀(260)은 커버(250)와, 제1 분리막(241) 및 하우징(205)에 걸쳐 형성될 수 있다. 즉, 열교환핀(260)은 커버(250)와, 제1 분리막(241) 및 하우징(205)의 내부에 설치되며, 커버(250)와 제1 분리막(241) 및 하우징(205)의 내부(즉, 냉매 유로(220))에서 발생된 열을 흡인할 수 있다.

열교환핀(260)은 적어도 일부가 커버(250)와, 제1 분리막(241) 및 하우징(205)의 내부에 배치되고, 적어도 일부가 커버(250)와 제1 분리막(241)의 적곡된 일면으로부터 돌출 배치될 수 있다. 예를 들어, 열교환핀(260)은 커버(250) 및 제1 분리막(241)의 라운드진 형상에 대응하여, 하측으로 라운드 진 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 열교환핀(260)은 복수개로 마련되며, 커버(260) 및 제1 분리막(241)의 내주면에서 길이 방향을 따라 이격될 수 있다.

이에, 복수의 열교환핀(260) 사이에 공기가 흐르는 소정의 통로가 형성되어, 유입구(110)로 유입된 공기와 열교환핀(260) 사이의 열교환을 촉진시킬 수 있다. 즉, 복수의 열교환핀(260)과 공기의 접촉되는 면적을 증가시켜 상대적으로 열교환을 더 신속하게 진행시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 열교환핀(260)은 일부가 하우징(205)의 내부에 설치될 수 있다. 예를 들어, 열교환핀(260)은 그 하부가 상술한 매체유로(220) 중 유입채널(220a)와 상대적으로 가까운 매체유로(220)에 인접하게 배치될 수 있다. 이에, 유입채널(220a)로 유입된 상대적으로 높은 온도의 냉각 매체가 복수의 팬(210)과 열교환하기 전, 상대적으로 높은 온도의 냉각 매체를 냉각시킬 수 있다. 또는, 유입채널(220a)로 유입된 상대적으로 높은 온도의 냉각 매체가 복수의 팬(210)과 열교환한 후, 상대적으로 높은 온도의 냉각 매체를 냉각시킬 수 있다. 이에, 유입채널(220a)로 유입된 상대적으로 높은 온도의 냉각 매체가 복수의 팬(210)에 더하여, 추가적으로 열교환핀(260)과 열교환되며 더 안정적으로 냉각될 수 있다.

도 15는 도 15는 열교환핀의 변형예에 따른 사시도이고, 도 16은 열교환핀의 변형예에 따른 열교환기의 단면을 나타낸 도면이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 열교환핀(260)은 복수의 제2 분리막(242)의 측면에 형성될 수도 있다. 즉, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 열교환핀(260)이 라운드진 곡선 형상으로 형성되며, 하측에서 상측으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 열교환핀(260)은 상대적으로 하측에 위치한 열교환핀(260)보다 상대적으로 상측에 위치한 열교환핀(260)이 더 길게 형성될 수 있다. 이에, 제1 분리막(241)을 기준으로, 그 양측에 열교환핀(260)들이 다수 배치되므로, 유입구(110)로 유입된 공기가 상대적으로 더 많은 열교환핀(260)과 접촉될 수 있다. 즉, 복수의 열교환핀(260)과 공기의 접촉되는 면적을 증가시켜 상대적으로 열교환을 더 신속하게 진행시킬 수 있다. 한편, 복수의 열교환핀(260)은 메탈 프린팅 가공 기술을 적용하여 커버(250)와, 제1 분리막(241) 및 하우징(205)와 한 몸체로 가공하여 적용할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 비행기
100 : 동체 101 : 로터
103 : 전방날개 105 : 후방날개
107 : 꼬리날개 110 : 유입구
110a : 제1 유입구 110b : 제2 유입구
115 : 제1 개폐 플레이트 120 : 배출구
120a : 제1 배출구 120b : 제2 배출구
130c: 공간
125 : 제2 개폐 플레이트
200 : 열교환기
205 : 하우징 210 : 팬
210a : 제1 팬 210b : 제2 팬
215 : 수용홀 220 : 매체 유로
230 : 지지리브 235 : 팬 구동모터
240: 분리막 241: 제1 분리막
242: 제2 분리막 250: 커버
260: 열교환핀
300 : 제어부
400 : 배터리

Claims

동체;
상기 동체의 측부에 마련되는 적어도 하나의 유입구;
상기 동체의 하부에 마련되는 적어도 하나의 배출구; 및
유체가 흐르는 방향을 따라 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체의 측부로부터 유입된 공기를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 상기 동체의 하부로 배출하는 방식으로 상기 동체에 추력 또는 추력편향을 제공하는 적어도 하나의 팬을 가지는 팬유닛;을 포함하는 비행기.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 팬은, 복수로 마련되는 비행기.
제2항에 있어서,
상기 복수의 팬은, 상기 동체의 폭 방향으로 배열되는 비행기.
제2항에 있어서,
상기 복수의 팬은, 상기 동체의 길이 방향으로 배열되는 비행기.
제2항에 있어서,
상기 복수의 팬은, 개별적으로 제어되는 비행기.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유입구를 개폐하는 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트;를 포함하는 비행기.
제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배출구를 개폐하는 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트;를 포함하는 비행기.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트는, 상기 동체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 유입구의 개도를 조절 가능한 비행기.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트는, 상기 동체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 배출구의 개도를 조절 가능한 비행기.
제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유입구는, 상기 동체의 양측에 각각 배치되는 제1 유입구와 제2 유입구를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제1 개폐 플레이트는, 복수개로 마련되어 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구를 각각 개폐하는 비행기.
제10항에 있어서,
상기 복수의 제1 개폐 플레이트는, 각각 개별적으로 제어되는 비행기.
제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배출구는, 상기 동체의 하측에 배치되는 제1 배출구와 제2 배출구를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제2 개폐 플레이트는, 복수개로 마련되어 상기 제1 배출구와 상기 제2 배출구를 각각 개폐하는 비행기.
제12항에 있어서,
상기 복수의 제2 개폐 플레이트는, 각각 개별적으로 제어되는 비행기.
제12항에 있어서,
상기 복수의 팬은, 상기 동체의 양측에 각각 배치되는 제1 팬과 제2 팬을 포함하고,
상기 제1 배출구는, 상기 제1 팬에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 제2 배출구는 상기 제2 팬에 대응되는 위치에 배치되는 비행기.
제5항에 있어서,
상기 복수의 팬의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성되는 비행기.
제11항에 있어서,
상기 복수의 제1 개폐 플레이트의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성되는 비행기.
제13항에 있어서,
상기 복수의 제2 개폐 플레이트의 제어를 통해 상기 동체에 추력 또는 추력편향이 작용되도록 구성되는 비행기.
제1항에 있어서,
상기 팬유닛은, 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 공기를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시킴으로써, 상기 동체에서 발생하는 열을 상기 동체의 외측으로 안내하도록 구성되는 비행기.
제18항에 있어서,
상기 팬유닛은,
하우징; 과,
열교환 매체가 흐를 수 있도록 상기 하우징의 내부에 마련되는 매체 유로; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 팬은, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 배치되어, 상기 하우징 주위의 공기를 상기 하우징의 내측으로 유입 및 상기 하우징의 외부로 배출시킴으로써, 상기 하우징 주위의 공기와 상기 매체 유로를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환을 촉진하고, 상기 동체에 추력 또는 추력편향을 제공하는 비행기.
제19항에 있어서,
상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고,
상기 하우징은, 상기 복수의 팬을 각각 수용하는 복수의 수용홀을 가지는 비행기.
제20항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 수용홀의 내주면으로부터 연장되어 상기 팬을 지지하는 적어도 하나의 지지리브;를 포함하는 비행기.
제21항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지리브는, 복수개로 마련되어 상기 수용홀의 원주 방향을 따라 이격 배치되는 비행기.
제21항에 있어서,
상기 팬은,
팬 블레이드; 와
상기 팬 블레이드를 회전 구동하는 팬 구동모터; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 지지리브는, 상기 팬 구동모터를 지지하는 비행기.
제2항에 있어서,
상기 팬유닛은, 상기 복수의 팬 사이의 공기 유동을 분리시키거나 상기 복수의 팬에 의해 발생한 공기 유동이 간섭되는 것을 방지하는 적어도 하나의 분리막을 포함하는 비행기.
제2항에 있어서,
상기 동체로부터 연장되는 복수의 날개;와 상기 복수의 날개 각각에 마련되는 복수의 로터;를 포함하고,
상기 복수의 로터 중 적어도 하나와 상기 복수의 팬 중 적어도 하나를 제어하여 상기 동체의 이동을 제어하도록 구성되는 비행기.
동체;
상기 동체 내부에 배치되는 열교환기;
상기 동체의 측부 일 부분에 형성되고, 상기 동체 외부의 유체를 상기 열교환기로 안내하는 적어도 하나의 유입구; 및
상기 동체의 하부 일 부분에 형성되고, 상기 열교환기에서 열교환된 유체를 상기 동체의 외측으로 안내하는 적어도 하나의 배출구; 를 포함하고,
상기 열교환기는 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시킴으로써, 상기 동체에 추력 또는 추력 편향을 제공하는 비행기.
제26항에 있어서,
상기 열교환기는,
하우징; 과,
상기 하우징의 내측에 회전 가능하게 배치되고, 상기 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 동체 내부로 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 배출구를 통해 배출시키는 적어도 하나의 팬; 을 포함하는 비행기.
제27항에 있어서,
상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고,
상기 열교환기는, 상기 하우징의 내부 또는 외부에 마련되어 상기 복수의 팬 사이의 공기 유동을 분리시키거나 상기 복수의 팬에 의해 발생한 공기 유동이 간섭되는 것을 방지하는 적어도 하나의 분리막;을 더 포함하는 비행기.
비행기의 동체 내부에 배치되어 열교환을 수행하는 열교환기에 있어서,
상기 열교환기는,
하우징;
열교환 매체가 흐를 수 있도록 상기 하우징의 내부에 마련되는 매체 유로;
상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 배치되는 적어도 하나의 팬; 을 포함하고,
상기 팬은, 상기 하우징 주위의 공기를 상기 하우징의 내측으로 유입 및 상기 하우징의 외부로 배출시킴으로써, 상기 하우징 주위의 공기와 상기 매체 유로를 흐르는 열교환 매체 사이의 열교환을 촉진하고, 상기 동체에 추력 또는 추력 편향을 제공하는 열교환기.
제29항에 있어서,
상기 적어도 하나의 팬은, 복수개로 마련되고,
상기 하우징은, 상기 복수의 팬을 각각 수용하는 복수의 수용홀;을 가지는 열교환기.
제30항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 수용홀의 내주면으로부터 연장되어 상기 팬을 지지하는 적어도 하나의 지지리브;를 포함하는 열교환기.
제31항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지리브는, 복수개로 마련되어 상기 수용홀의 원주 방향을 따라 이격 배치되는 열교환기.
제31항에 있어서,
상기 팬은,
팬 블레이드; 와
상기 팬 블레이드를 회전 구동하는 팬 구동모터; 를 포함하고,
상기 지지리브는, 상기 팬 구동모터를 지지하는 열교환기.