KR102636252B1 - Dynamic Damping Stopper Assembly for Rotor Hub System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일차적으로는 돌풍 등에 의해 정지된 상태의 로터가 과도하게 플래핑되어 마스트 손상을 발생하는 것을 방지하는 동시에 추가적으로 비행 시에는 로터의 진동을 감쇠할 수 있는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체를 개시한다. 본 발명은 로터 블레이드의 받음각도를 조정하는 복수의 페더링 힌지 중공 샤프트를 구비하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체로서, 각각의 상기 페더링 힌지 중공 샤프트의 내부에는 수평방향으로 이동가능하게 배치되고 말단부가 탄성부재에 의해 탄성지지된 질량체를 더 포함하고, 상기 로터 블레이드의 정지 시, 각각의 상기 질량체는 상기 탄성부재의 가압력에 의해 상기 질량체의 선단부가 마스트의 외측면에 밀착된 상태로 유지되고, 상기 로터 블레이드의 회전 시(비행 시), 각각의 상기 질량체는 원심력에 의해 상기 탄성부재의 가압력을 극복하여 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다. The present invention primarily provides a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system that prevents mast damage due to excessive flapping of the rotor in a stopped state due to gusts, etc., and additionally can dampen the vibration of the rotor during flight. Begin. The present invention is a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system including a plurality of feathering hinge hollow shafts for adjusting the angle of attack of the rotor blade, wherein each feathering hinge hollow shaft is disposed to be movable in the horizontal direction. The distal end further includes a mass elastically supported by an elastic member, and when the rotor blade is stopped, the tip of each mass is maintained in close contact with the outer surface of the mast by the pressing force of the elastic member. , When the rotor blades rotate (during flight), each mass overcomes the pressing force of the elastic member by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft to form a flapping space with respect to the mast. Do it as
Description
본 발명은 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헬리콥터와 같은 수직이착륙기에 적용될 수 있는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체에 관한 것이다. The present invention relates to a dynamic damping stopper assembly, and more specifically, to a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system that can be applied to a vertical takeoff and landing aircraft such as a helicopter.
일반적으로, 헬리콥터의 로터 시스템은 엔진 및 동력전달장치와 함께 헬리콥터 비행을 가능하게 하는 핵심 구성요소로서, 로터 허브/조종으로부터 회전력과 피치 조종력을 전달받아 헬리콥터에 양력, 추력 및 기동력을 발생시키는 로터 블레이드(rotorblade)와, 로터 블레이드에서 발생된 추력(thrust) 및 모멘트(moment)를 감당하고, 비행에 필요한 힘을 동체에 전달하는 로터 허브 시스템(rotor hubsystem), 및 헬리콥터의 추력 및 조종력을 제어하는 로터 조종시스템(rotor control system)을 주요구성으로 한다(도 1 참조). In general, the rotor system of a helicopter is a key component that enables helicopter flight along with the engine and power transmission device. The rotor generates lift, thrust, and maneuvering force in the helicopter by receiving rotational force and pitch steering force from the rotor hub/steering. A rotor blade, a rotor hub system that handles the thrust and moment generated by the rotor blade and transmits the force necessary for flight to the fuselage, and controls the thrust and steering force of the helicopter. The main component is the rotor control system (see Figure 1).
상기한 로터 허브 시스템은 로터 블레이드의 여러 가지 운동을 가능하게 하고 이러한 운동으로부터 생기는 변형 및 하중 등을 감당하게 된다. 로터 블레이드가 회전하면서 공기력에 의해 생기는 대표적인 운동은 회전면 상하로 운동하는 플랩 운동(flapping motion)과, 회전면 전후로 운동하는 리드-래그 운동(lead-lag motion)과, 블레이드 피치각 방향으로 운동하는 페더링 운동(feathering motion)이있다(도 2 참조).The rotor hub system described above enables various movements of the rotor blades and handles the deformation and load resulting from these movements. The representative movements generated by air force as the rotor blades rotate are flapping motion, which moves up and down the rotating surface, lead-lag motion, which moves forward and backward on the rotating surface, and feathering, which moves in the direction of the blade pitch angle. There is feathering motion (see Figure 2).
한편 종래의 수직이착륙기(헬리콥터)는 전진비행에서 오른쪽 블레이드와 왼쪽 블레이드의 맞바람 속도차이로 인해 좌우 블레이드의 양력불균형(Dissymmetry of Lift)이 발생한다. 즉 양력블균형은 로터 회전면에서 발생하는 양력이 균일하지 않고 불균형하게 발생하는 현상으로서, 비행시 상대 풍에 대한 전진하는 로터 블레이드(advancing rotor blade)와 후퇴하는 로터 블레이드(retreating rotor blade)의 상대속도 차에 의해서 발생한다. Meanwhile, in a conventional vertical takeoff and landing aircraft (helicopter), a dissymmetry of lift occurs between the left and right blades due to the difference in headwind speed between the right and left blades in forward flight. In other words, lift imbalance is a phenomenon in which the lift force generated from the rotor rotation surface is not uniform and occurs unbalanced, and the relative speed of the advancing rotor blade and retreating rotor blade with respect to the relative wind during flight is It is caused by a car.
이러한 양력불균형을 해소하기 위해 종래의 로터 시스템에는 블레이드를 상하로 꺼떡거리는 운동을 허용하는 '로터 블레이드 플래핑(rotor blade flapping)' 기능이 제공되고 있다. To resolve this lift imbalance, conventional rotor systems are provided with a 'rotor blade flapping' function that allows the blades to move up and down.
이 로터 블레이드 플래핑은 통상 8~15°의 플래핑 각도를 갖는데, 비행 중에는 반드시 필요한 기능이지만 로터회전이 정지된 지상에서는 돌풍이나, 주변의 헬리콥터의 이착륙시 발생하는 비교적 강한 바람에 의해 과도한 플래핑이 발생되고, 그로 인해 마스터 샤프트가 손상(Mast bumpping)되는 문제가 발생되고 있다. 예를 들어 헬리콥터의 로터 헤드가 지상에서 정지된 상태에 있을 때, 주변의 헬리콥터의 이착륙에 의한 하향풍이나 대형 항공기 등의 추진후류, 또는 자연적인 돌풍 등으로 인해 일측의 로터 블레이드가 과도하게 올라가 마스터를 손상시킬 수 있는 우려가 있다(도 3에서 (a) 상태에서 (b) 상태로의 문제발생).This rotor blade flapping usually has a flapping angle of 8 to 15°, and is an essential function during flight. However, on the ground when the rotor rotation is stopped, excessive flapping may occur due to gusts or relatively strong winds generated during takeoff and landing of nearby helicopters. This occurs, and as a result, the problem of master shaft damage (mast bumping) is occurring. For example, when the rotor head of a helicopter is stationary on the ground, the rotor blade on one side rises excessively due to downward winds caused by the takeoff and landing of nearby helicopters, the propulsion wake of a large aircraft, or natural gusts. There is a risk of damage (a problem occurs from state (a) to state (b) in FIG. 3).
따라서 종래에는 이러한 과도한 플래핑에 의한 마스트 샤프트의 손상을 방지하고자 다양한 방식의 플래핑 정지장치(Stopper)를 적용하고 있다. Therefore, in the past, various types of flapping stoppers have been applied to prevent damage to the mast shaft due to excessive flapping.
또한 종래의 플래핑 정지장치에는 로터의 정지 상태에서는 과도한 플래핑을 방지하지만, 로터가 회전하는 비행 중에는 오히려 자유롭게 플래핑을 허용할 수 있는 이중적인 기능이 필요하다. In addition, the conventional flapping stop device requires a dual function to prevent excessive flapping when the rotor is at rest, but to allow free flapping during flight when the rotor is rotating.
즉 로터 시스템의 지속적인 개발에 따라, 일차적으로 돌풍 등에 의해 지상에 있는 상태이면서 로터 정지 상태에서 과도한 플래핑이 발생하는 것을 방지하는 동시에 비행 중에는 로터의 진동을 감쇠할 수 있는 다이나믹 댐핑 스토퍼의 필요성도 제기된다.In other words, with the continued development of the rotor system, the need for a dynamic damping stopper that can prevent excessive flapping when the rotor is stopped while on the ground due to gusts of wind, etc., and at the same time dampen the vibration of the rotor during flight, has also been raised. do.
<선행문헌 1> : 미국 특허등록 US10,988,244(공고일: 2021년 04월 27일)<Prior document 1>: US patent registration US10,988,244 (announcement date: April 27, 2021)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 일차적으로는 돌풍 등에 의해 정지된 상태의 로터가 과도하게 플래핑되어 마스트 손상을 발생되는 것을 방지하는 동시에 부가적으로 비행 시에는 로터의 진동을 감쇠할 수 있는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was created to solve the above problems, and primarily prevents mast damage from excessive flapping of the rotor at rest due to gusts of wind, etc., and additionally prevents rotor vibration during flight. The object is to provide a dynamic damping stopper assembly of a dampable rotor hub system.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 로터 블레이드의 받음각도를 조정하는 복수의 페더링 힌지 중공 샤프트를 구비하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체로서, 각각의 상기 페더링 힌지 중공 샤프트의 내부에는 수평방향으로 이동가능하게 배치되고 말단부가 탄성부재에 의해 탄성지지된 질량체를 더 포함하고, 상기 로터 블레이드의 정지 시, 각각의 상기 질량체는 상기 탄성부재의 가압력에 의해 상기 질량체의 선단부가 마스트의 외측면에 밀착된 상태로 유지되고, 상기 로터 블레이드의 회전 시(비행 시), 각각의 상기 질량체는 원심력에 의해 상기 탄성부재의 가압력을 극복하여 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체가 제공된다. According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, there is a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system including a plurality of feathering hinge hollow shafts for adjusting the angle of attack of the rotor blade, each of the feathering hinges The hollow shaft further includes a mass disposed to be movable in the horizontal direction and whose distal end is elastically supported by an elastic member, and when the rotor blade is stopped, each of the masses is moved by the pressing force of the elastic member. The tip is maintained in close contact with the outer surface of the mast, and when the rotor blade rotates (during flight), each mass overcomes the pressing force of the elastic member by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft. Thus, a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system that forms a flapping space for the mast is provided.
상기 질량체는, 스텐레스강, 황동, 텡스턴 중 어느 하나의 금속으로 이루어진 중실형(Solid) 원형봉으로 이루어진 것일 수 있다. The mass may be made of a solid circular rod made of any one of stainless steel, brass, and tungsten.
상기 마스트에는 외주면을 따라 일부가 내측으로 오목하게 형성된 지지섹션이 설치되고, 상기 질량체의 상기 선단부는 상기 지지섹션의 오목영역에 밀착되도록 라운드진 것일 수 있다. The mast may be provided with a support section that is partially concave inward along the outer peripheral surface, and the tip of the mass may be rounded to come into close contact with the concave area of the support section.
상기 로터 블레이드의 회전 시(비행 시), 상기 질량체가 원심력에 의해 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성한 상태에서, 상기 질량체가 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 좌우로 유동되면서 로터로부터 전달되는 진동을 감쇠(다이나믹 댐핑; Dynamic damping)시키는 것일 수 있다. When the rotor blade rotates (during flight), the mass moves within the feathering hinge hollow shaft by centrifugal force to form a flapping space with respect to the mast, and the mass moves within the feathering hinge hollow shaft. It may be attenuating the vibration transmitted from the rotor (dynamic damping) as it flows from side to side.
또한 본 발명에 다른 실시예에 따르면, 로터 블레이드의 받음각도를 조정하는 복수의 페더링 힌지 중공 샤프트를 구비하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체로서, 각각의 상기 페더링 힌지 중공 샤프트의 내부에는 수평방향으로 이동가능하게 배치되고 말단부가 댐퍼부재에 의해 지지된 질량체를 더 포함하고, 상기 로터 블레이드의 정지 시, 각각의 상기 질량체는 상기 댐퍼부재의 가압력에 의해 상기 질량체의 선단부가 마스트의 외측면에 밀착된 상태로 유지되고, 상기 로터 블레이드의 회전 시(비행 시), 각각의 상기 질량체는 원심력에 의해 상기 댐퍼부재의 가압력을 극복하여 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체가 제공된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, there is a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system including a plurality of feathering hinge hollow shafts for adjusting the angle of attack of the rotor blade, wherein each feathering hinge hollow shaft has a horizontal It further includes a mass disposed to be movable in one direction and whose distal end is supported by a damper member, and when the rotor blades stop, each of the masses has a front end of the mass pressed to the outer surface of the mast by the pressing force of the damper member. Maintained in close contact, when the rotor blades rotate (during flight), each of the masses overcomes the pressing force of the damper member by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft to flap against the mast. A dynamic damping stopper assembly of a space forming rotor hub system is provided.
상기 댐퍼부재는, 자기장의 세기에 따라 자기유변 유체의 항복응력을 변화시켜 소정의 댐핑력을 제공하는 MR 댐퍼(Magentto-Rheological Damper)인 것일 수 있다. The damper member may be an MR damper (Magentto-Rheological Damper) that provides a predetermined damping force by changing the yield stress of the magnetorheological fluid depending on the strength of the magnetic field.
본 발명에 따르면, 로터 정지시 돌풍 등에 의해 정지된 상태의 로터가 과도하게 플래핑되어 마스트 손상이 발생하는 것을 방지하는 동시에 비행 시에는 원형봉 질량체를 통해 로터에서 발생된 진동에 대한 다이나믹 댐핑 제어가 가능한 효과가 있다. According to the present invention, when the rotor is stopped, excessive flapping of the stopped rotor due to gusts, etc. prevents mast damage, and at the same time, dynamic damping control for vibration generated from the rotor is provided through a circular rod mass during flight. There is a possible effect.
도 1은 종래의 헬리콥터의 주요 구성을 보여주는 분해 사시도,
도 2는 종래의 로터 허브 시스템의 다양한 운동을 예시한 상태도,
도 3은 일반적인 로터 정지 상태에서 돌풍 발생에 의해 마스트가 손상되는 상태를 보여주는 상태도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체의 구성도,
도 5는 도 4의 상태(정지상태)에서 비행상태로 전환되어 질량체가 플래핑 공간을 형성한 상태를 보여주는 구성도,
도 6은 로터 정지 상태와 비행 상태에서의 질량체의 위치를 보여주는 비교 상태도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체가 비행 중 다이나믹 댐핑기능을 제공하는 상태도, 및
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체의 댐퍼장치의 구성도이다. 1 is an exploded perspective view showing the main components of a conventional helicopter;
Figure 2 is a state diagram illustrating various movements of a conventional rotor hub system;
Figure 3 is a state diagram showing a state in which the mast is damaged by gusts in a general rotor stop state;
Figure 4 is a configuration diagram of a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a configuration diagram showing a state in which the mass body forms a flapping space by switching from the state (stationary state) of Figure 4 to the flight state;
Figure 6 is a comparative state diagram showing the position of the mass in the rotor stationary state and the flying state;
Figure 7 is a state diagram in which the dynamic damping stopper assembly of the rotor hub system according to an embodiment of the present invention provides a dynamic damping function during flight, and
Figure 8 is a configuration diagram of a damper device of a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, if there is no other definition in the technical and scientific terms used, they have the meaning commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which this invention belongs. In the following description and accompanying drawings, descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted. The attached drawings are provided as examples so that the idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Additionally, like reference numerals refer to like elements throughout the specification. It should be noted that like elements in the drawings are represented by like symbols wherever possible.
<제1 실시예><First embodiment>
이하의 실시예에서 본 발명의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체는 세미 리지드 방식(semirigid type)의 시소타입(seesaw type)의 로터 시스템에 적용된 예로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 이와 유사한 다양한 로터 시스템에 적용될 수 있다. 예를 드어 전괄식 헤드를 구비한 로터 시스템에도 적용될 수 있음은 물론이다. In the following embodiments, the dynamic damping stopper assembly of the present invention is described as an example applied to a semirigid type seesaw type rotor system, but is not limited thereto and can be applied to various rotor systems similar to this. . For example, of course, it can be applied to a rotor system with an all-inclusive head.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체는 구동력이 제공되어 회전하는 마스트(10), 로터 블레이드(20)와 체결구(25)를 통해 연결된 커플러(31), 마스트(10)의 선단에 플래핑 힌지점(P1)을 기점으로 좌우로 8~15°의 플래핑 각도로 유동되는 로터 헤드(60), 로터 헤드(60)의 양측에 연결된 페더링 힌지 중공 샤프트(40), 및 페더링 힌지 중공 샤프트(40)의 내부에 탄성 부재(S1)에 의해 각각 탄성지지된 한 쌍의 질량체(51,52)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the dynamic damping stopper assembly of the rotor hub system according to an embodiment of the present invention includes a mast 10 that rotates by providing driving force, a coupler connected to the rotor blade 20 and a fastener 25. 31), a rotor head 60 that flows at a flapping angle of 8 to 15° left and right starting from the flapping hinge point (P 1 ) at the tip of the mast 10, and a feather connected to both sides of the rotor head 60 It includes a ring hinge hollow shaft 40 and a pair of masses 51 and 52 each elastically supported by an elastic member S 1 inside the feathering hinge hollow shaft 40.
구체적으로 페더링 힌지 중공 샤프트(40)의 외주면에는 복수의 베어링(B1,B2)를 매개로 커플러(31)에 연결된다. 이에 따라 커플러(31)에 연결된 엑추레이터(미도시)에 의해 로터 블레이드(20)의 페더링 각도를 조정할 수 있다. Specifically, the outer peripheral surface of the feathering hinge hollow shaft 40 is connected to the coupler 31 via a plurality of bearings B 1 and B 2 . Accordingly, the feathering angle of the rotor blade 20 can be adjusted by an actuator (not shown) connected to the coupler 31.
또한 마스트(10)의 선단측 중간에는 지지 섹션(11)이 설치된다. 이 지지 섹션(11)은 원통형으로 제공되고 외주면에는 내측으로 오목한 영역을 형성한다. 또한 제1 질량체(51)와 제2 질량체(52)는 지지 섹션(11)의 오목한 영역에 맞닿도록 볼록하게 라운드진 형태의 선단부(52a)가 제공된다. 이에 따라 도 4와 같이 각각 탄성지지된 상태의 제1 질량체(51)와 제2 질량체(52)의 선단부(52a)가 지지 섹션(11)의 오목영역에 밀착된 상태를 유지됨으로써 지지 안정성을 보다 향상시킬 수 있다. Additionally, a support section 11 is installed in the middle of the front end of the mast 10. This support section 11 is provided in a cylindrical shape and forms an inwardly concave area on its outer peripheral surface. In addition, the first mass 51 and the second mass 52 are provided with a convexly rounded tip portion 52a to contact the concave area of the support section 11. Accordingly, as shown in FIG. 4, the tip portions 52a of the elastically supported first mass 51 and the second mass 52 are maintained in close contact with the concave area of the support section 11, thereby improving support stability. It can be improved.
한편 제1 질량체(51)와 제2 질량체(52)는 페더링 힌지 중공 샤프트(40)의 내부에는 수평방향(좌우방향)으로 각각 이동가능하게 배치되고 말단부(52b)가 탄성부재(S1)에 의해 탄성지지된다. 여기서 이들 질량체(51,52)는 예를 들어 스텐레스강, 황동, 텡스턴 중 어느 하나의 금속으로 이루어진 중실형(Solid) 금속 원형봉으로 이루어진다. Meanwhile, the first mass body 51 and the second mass body 52 are respectively arranged to be movable in the horizontal direction (left and right directions) inside the feathering hinge hollow shaft 40, and the distal end 52b is an elastic member (S 1 ). It is elastically supported by. Here, these masses 51 and 52 are made of, for example, a solid metal round bar made of any one of stainless steel, brass, and tungsten.
이와 같이 중실형 금속 원형봉의 질량체(51,52)는 도 4와 같이 로터 블레이드의 정지 시(즉, 로터 정지 시), 각각의 질량체(51,52)는 탄성부재(S1)의 가압력에 의해 질량체(51,52)의 선단부(52a)가 마스트(10)의 외측면(지지섹션)에 밀착된 상태로 유지된다. In this way, when the rotor blades stop (i.e., when the rotor stops), the masses 51 and 52 of the solid metal round rod are pressed by the pressing force of the elastic member S 1 . The tip portions 52a of the masses 51 and 52 are maintained in close contact with the outer surface (support section) of the mast 10.
이에 따라 로터 정지시 돌풍 등에 의해 과도한 플래핑이 발생되어 마스트 손상으로 이어지는 것을 방지하게 된다. 즉 로터가 정지된 상태에서는 탄성부재(S1)의 스프링력에 의해 질량체(51,52)가 마스트(10)에 지지됨으로써 로터 헤드(60)의 플레핑을 억제하는 기능을 한다.Accordingly, excessive flapping caused by gusts, etc. when the rotor is stopped, preventing mast damage. That is, when the rotor is stopped, the masses 51 and 52 are supported on the mast 10 by the spring force of the elastic member S 1 , thereby suppressing fluttering of the rotor head 60.
다음으로 도 5와 같이 로터 블레이드의 회전 시(비행 시)에는, 각각의 질량체(51,52)가 원심력에 의해 탄성부재(S1)의 가압력을 극복하여 페더링 힌지 중공 샤프트(40) 내에서 이동(즉 회전되는 로터 블레의 외측 반경방향으로 이동)됨으로써, 마스트(10)에 대해 플래핑 공간을 형성하여 양력불균형에 대한 대비를 할 수 있다. Next, as shown in FIG. 5, when the rotor blade rotates (during flight), each mass 51, 52 overcomes the pressing force of the elastic member S 1 by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft 40. By moving (i.e., moving in the outer radial direction of the rotating rotor blade), it is possible to prepare for lift imbalance by forming a flapping space for the mast 10.
여기서 질량체(51,52)의 중량은 헬로콥터의 로터 회전수와 로터 중심으로부터의 거리 및 스프링 압축력에 따라 필요한 원심력에 대응하는 무게로 정할 수 있다. 예를 들어 종래의 단단한 스토퍼 장치에 의해 고정되는 것보다 탄성력에 의해 가변되는 탄성부재(스프링)를 적용함으로써 부드러운 정지기능을 도출할 수 있다. Here, the weight of the masses 51 and 52 can be determined as a weight corresponding to the centrifugal force required according to the rotor rotation speed of the hellocopter, the distance from the rotor center, and the spring compression force. For example, a soft stopping function can be achieved by applying an elastic member (spring) that varies by elastic force rather than being fixed by a conventional hard stopper device.
즉 비행 중, 헬리콥터의 로터는 일정하게 회전한다. 예를 들어 이륙, 정지 비행, 순항, 착륙 전과정의 로터 회전수는 일정하고 단지 출력 조정은 로터 날개의 받음각만 변화시키도록 작동한다. 따라서 항상 일정한 원심력이 작용하게 되므로 요구되는 탄성도(스프링강도)와 압축변이를 용이하게 설정할 수 있다.That is, during flight, the helicopter's rotor rotates constantly. For example, the rotor rotation speed is constant throughout the process of takeoff, stationary flight, cruising, and landing, and power adjustment only changes the angle of attack of the rotor blades. Therefore, since a constant centrifugal force is always applied, the required elasticity (spring strength) and compression variation can be easily set.
도 6에서는 로터의 정지 상태(a)로부터 비행 중 로터 회전에 의해 질량체(51,52)로 이루어진 스토퍼가 원심력으로 스프링의 탄성력을 극복함으로써, 스토퍼의 역할을 상실하고 필요한 플래핑 공간을 확보하는 상태(b)를 보여주고 있다. In Figure 6, the stopper made of mass bodies 51 and 52 overcomes the elastic force of the spring with centrifugal force due to rotor rotation during flight from the stationary state (a) of the rotor, thereby losing its role as a stopper and securing the necessary flapping space. (b) is shown.
도 7를 참조하면, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 일차적으로 돌풍 등에 의해 지상에서 정지 상태의 로터가 과도한 플래핑이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 아울러 본 발명은 중실형(Solid) 금속 원형봉으로 이루어진 질량체(51,52)가 로터 허브의 양측에서 다이나믹 댐핑기능을 제공함으로써 비행 중 로터에 발생되는 진동을 감쇠하는 기능을 도모할 수 있다. 즉 로터가 지상 공진(Ground Resonance)와 같은 과도한 진동이 순간 발생하면, 질량체(51,52)가 페더링 힌지 중공샤프트(40) 내에서 좌우로 흔들리는 것으로 진동 주파수를 변화시킬 수 있어 공진을 회피하는 기능도 제공할 수 있다(다이나믹 댐핑 기능 제공). Referring to FIG. 7, as described above, the present invention can primarily prevent excessive flapping of a rotor at rest on the ground due to gusts, etc. In addition, the present invention can achieve the function of attenuating vibration generated in the rotor during flight by providing a dynamic damping function on both sides of the rotor hub by the mass bodies 51 and 52 made of solid metal circular rods. That is, when excessive vibration such as ground resonance occurs momentarily in the rotor, the mass bodies 51 and 52 can change the vibration frequency by shaking left and right within the feathering hinge hollow shaft 40 to avoid resonance. Functions can also be provided (dynamic damping function provided).
<제2 실시예><Second Embodiment>
본 발명의 다른 실시형태로서, 도 8과 같이 전술한 탄성부재(S1)를 대체하여 종래의 다양한 방식의 댐퍼 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어 댐퍼장치로서 MR 유체를 이용한 MR 댐퍼가 적용될 수 있다. As another embodiment of the present invention, various types of conventional damper devices can be provided in place of the elastic member S1 described above as shown in FIG. 8. For example, an MR damper using MR fluid can be applied as a damper device.
구체적으로 MR 댐퍼는 실린더 부재(100), 피스톤 부재(200) 및 자성 부재(300)를 포함하고, 피스톤 부재(200)의 선단에는 질량체(500)가 연결된다. Specifically, the MR damper includes a cylinder member 100, a piston member 200, and a magnetic member 300, and a mass body 500 is connected to the tip of the piston member 200.
실린더 부재(100)는 전체적으로 원통형상의 부재로서, 내부에 소정의 공간이 형성되고, 이 내부 공간(101)에 MR 유체(102)가 충진된다. 그리고 실린더 부재(100)는 자성체로 이루어지고, 자성 부재(300)의 이동에 의해 자화면적이 변화함으로써 충진된 MR 유체(102)의 항복응력이 변화하는 방식으로 소정의 댐핑력을 제공할 수 있다. The cylinder member 100 is an overall cylindrical member, and a predetermined space is formed inside, and the MR fluid 102 is filled in this inner space 101. In addition, the cylinder member 100 is made of a magnetic material, and the magnetization area changes as the magnetic member 300 moves, thereby changing the yield stress of the filled MR fluid 102, thereby providing a predetermined damping force. .
이와 같이 구성된 MR 댐퍼는 자기장의 세기를 증가시키는 것으로 실린더 부재(100)의 내부 공간에 충진된 MR 유체(102)의 유동학적 성질, 즉 항복 응력을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 질량체(500)에 대한 댐핑력은 자기력의 세기를 통해 용이하게 변경할 수 있다(즉, 탄성부재보다 보다 정밀한 댐핑 제어가 가능하다). The MR damper configured in this way can increase the rheological properties, that is, the yield stress, of the MR fluid 102 filled in the internal space of the cylinder member 100 by increasing the strength of the magnetic field. Accordingly, the damping force on the mass body 500 can be easily changed through the strength of the magnetic force (that is, more precise damping control is possible than with the elastic member).
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. In the above, the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate the present invention described in the following claims. It may be implemented with various changes without departing from the gist of the technical idea of the invention.
P1: 플래핑 힌지점
10: 마스트
11: 지지섹션
20: 로터 블레이드
25: 체결구
31: 커플러
40: 페더링 힌지 중공샤프트
51: 제1 질량체
52: 제2 질량체
52a: 선단부
52b: 말단부
60: 로터 헤드
100: 실린더 부재
102: MR 유체
200: 피스톤 부재
300: 자성부재
500: 질량체 P 1 : flapping hinge point
10: Mast
11: Support section
20: rotor blade
25: Fastener
31: coupler
40: Feathering hinge hollow shaft
51: first mass
52: second mass
52a: tip
52b: distal end
60: rotor head
100: cylinder member
102: MR fluid
200: Piston member
300: Magnetic member
500: mass body
Claims (6)
각각의 상기 페더링 힌지 중공 샤프트의 내부에는 수평방향으로 이동가능하게 배치되고 말단부가 탄성부재에 의해 탄성지지된 질량체를 더 포함하고,
상기 로터 블레이드의 정지 시, 각각의 상기 질량체는 상기 탄성부재의 가압력에 의해 상기 질량체의 선단부가 마스트의 외측면에 밀착된 상태로 유지되고,
상기 로터 블레이드의 회전 시, 각각의 상기 질량체는 원심력에 의해 상기 탄성부재의 가압력을 극복하여 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체. A dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system having a plurality of feathering hinge hollow shafts that adjust the angle of attack of the rotor blade, comprising:
Each of the feathering hinge hollow shafts further includes a mass disposed to be movable in the horizontal direction and whose distal end is elastically supported by an elastic member,
When the rotor blades stop, the tip of each mass is maintained in close contact with the outer surface of the mast by the pressing force of the elastic member,
When the rotor blades rotate, each mass overcomes the pressing force of the elastic member by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft to form a flapping space with respect to the mast. Dynamic damping stopper assembly.
상기 질량체는, 스텐레스강, 황동, 텡스턴 중 어느 하나의 금속으로 이루어진 중실형(Solid) 원형봉으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체. According to paragraph 1,
The mass body is a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system, characterized in that it is made of a solid circular rod made of any one of stainless steel, brass, and tungsten.
상기 마스트에는 외주면을 따라 일부가 내측으로 오목하게 형성된 지지섹션이 설치되고,
상기 질량체의 상기 선단부는 상기 지지섹션의 오목영역에 밀착되도록 라운드진 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체. According to paragraph 2,
A support section is installed on the mast, a portion of which is concave inward along the outer circumferential surface,
The dynamic damping stopper assembly of the rotor hub system, characterized in that the tip of the mass body is rounded to come into close contact with the concave area of the support section.
상기 로터 블레이드의 회전 시, 상기 질량체가 원심력에 의해 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성한 상태에서,
상기 질량체가 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 좌우로 유동되면서 로터로부터 전달되는 진동을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체. According to paragraph 2,
When the rotor blade rotates, the mass moves within the feathering hinge hollow shaft by centrifugal force to form a flapping space with respect to the mast,
A dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system, characterized in that the mass attenuates vibration transmitted from the rotor while flowing left and right within the feathering hinge hollow shaft.
각각의 상기 페더링 힌지 중공 샤프트의 내부에는 수평방향으로 이동가능하게 배치되고 말단부가 댐퍼부재에 의해 지지된 질량체를 더 포함하고,
상기 로터 블레이드의 정지 시, 각각의 상기 질량체는 상기 댐퍼부재의 가압력에 의해 상기 질량체의 선단부가 마스트의 외측면에 밀착된 상태로 유지되고,
상기 로터 블레이드의 회전 시, 각각의 상기 질량체는 원심력에 의해 상기 댐퍼부재의 가압력을 극복하여 상기 페더링 힌지 중공 샤프트 내에서 이동하여 상기 마스트에 대해 플래핑 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체. A dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system having a plurality of feathering hinge hollow shafts that adjust the angle of attack of the rotor blade, comprising:
Each of the feathering hinge hollow shafts further includes a mass disposed to be movable in the horizontal direction and whose distal end is supported by a damper member,
When the rotor blades stop, the tip of each mass is maintained in close contact with the outer surface of the mast by the pressing force of the damper member,
When the rotor blades rotate, each mass overcomes the pressing force of the damper member by centrifugal force and moves within the feathering hinge hollow shaft to form a flapping space with respect to the mast. Dynamic damping stopper assembly.
상기 댐퍼부재는, 자기장의 세기에 따라 자기유변 유체의 항복응력을 변화시켜 소정의 댐핑력을 제공하는 MR 댐퍼(Magentto-Rheological Damper)인 것을 특징으로 하는 로터 허브 시스템의 다이나믹 댐핑 스토퍼 조립체.
According to clause 5,
The damper member is a dynamic damping stopper assembly of a rotor hub system, characterized in that the MR damper (Magentto-Rheological Damper) provides a predetermined damping force by changing the yield stress of the magnetorheological fluid according to the strength of the magnetic field.
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