KR102641056B1

KR102641056B1 - 싸이클릭 스윙 로터 조립체

Info

Publication number: KR102641056B1
Application number: KR1020220029384A
Authority: KR
Inventors: 이홍연
Original assignee: 에어 앤드 에이치 에어로스페이스 인크
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2024-02-28
Also published as: WO2023171872A1; KR20230132180A

Abstract

싸이클릭 스윙 로터 조립체는, 제1 샤프트, 제1 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는 블레이드, 블레이드와 제1 샤프트를 연결하는 힌지 장치, 제1 샤프트와 독립적으로 회전하도록 구성되는 제2 샤프트, 제2 샤프트와 함께 회전하도록 구성되고, 제2 중심축에 평행하게 제2 중심축으로부터 이격된 오프셋 샤프트를 가지는 스윙 허브, 오프셋 샤프트를 중심으로 스윙 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성되고, 암부를 갖는 스윙 암, 및 암부와 힌지 장치를 연결하도록 구성되는 스윙 링크를 포함한다. 제1 샤프트의 회전에 의해 블레이드가 회전함에 따라, 힌지 장치와 연결된 스윙 링크가 회전하면서 스윙 링크와 암부 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써 블레이드의 피치 각도 및/또는 플랩핑 각도가 변하도록 구성된다.

Description

싸이클릭 스윙 로터 조립체{CYCLIC SWING ROTOR ASSEMBLY}

본 개시는 싸이클릭 스윙 로터 조립체에 관한 것이다.

현재 다양한 종류의 항공기가 운항 및 개발되고 있다. 항공기는 고정익 항공기, 회전익 항공기, 고정익-수직이착륙(fixed wing-VTOL(vertical take-off and landing)) 항공기로 크게 구분될 수 있다. 고정익 항공기는 동체에 날개가 고정되어 있고 엔진과 같은 구동 수단의 추진력과 날개에 작용하는 양력을 이용하여 비행하도록 구성된다. 회전익 항공기의 대표적인 예로는 헬리콥터와 드론 등을 들 수 있다. 회전익 항공기는 회전하는 로터 블레이드(이하에서는, 간단히 "블레이드"라 함)에 의해 양력을 발생시키고 수직으로 이륙 및 착륙할 수 있도록 구성된다. 고정익-수직이착륙 항공기는 고정익 항공기와 회전익 항공기를 조합한 것이다. 고정익-수직이착륙 항공기는 회전익 항공기와 같이 수직으로 이륙 및 착륙하도록 구성되고 로터축(tilt rotor), 날개축(tilt wing), 또는 비행기 동체축(tail sitter)을 회전시키는 방법 등에 의해 전진 방향으로의 추진력을 얻거나 또는 고정익 항공기와 같이 날개에 작용하는 양력을 이용하여 비행하도록 구성된다.

일반적으로, 회전익 항공기는 블레이드에 의한 양력의 크기를 제어하거나 동체의 방향을 제어하기 위해 피치 각도(pitch angle) 및/또는 플랩핑 각도(flapping angle)를 조절하도록 구성된다. 피치 각도는 블레이드의 앞전(leading edge)과 뒷전(trailing edge)을 직선으로 연결한 시위선(chord line)이 수평한 지표면에 대하여 가지는 각도를 의미한다. 플랩핑 각도는 블레이드의 길이 방향을 따른 중심선이 블레이드가 결합된 회전샤프트에 대하여 이루는 각도를 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 싱글 로터 타입의 회전익 항공기에 이용되는 로터 조립체(10)는 블레이드(11), 스와시 플레이트(12)(swash plate), 피치 링크(13), 3개의 컨트롤 링크(14), 및 3개의 보조 구동 수단(예를 들어, 서보 모터)을 포함한다. 블레이드(11)는 회전 샤프트(10a)와 함께 회전하도록 구성된다. 피치 링크(13)는 블레이드(11)와 스와시 플레이트(12)를 연결하도록 구성되고, 3개의 컨트롤 링크(14)는 3개의 보조 구동 수단과 스와시 플레이트(12)를 연결하도록 구성된다. 스와시 플레이트(12)는 컨트롤 링크(14)가 연결되고 회전하지 않도록 구성된 하부 플레이트(12a) 및 피치 링크(13)가 연결되고 하부 플레이트(12a)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 구성된 상부 플레이트(12b)를 포함한다. 3개의 보조 구동 수단의 구동에 의해 3개의 컨트롤 링크(14)가 개별적으로 상하 방향으로 이동함에 따라, 하부 플레이트(12a)가 소정의 경사각으로 기울어진다. 하부 플레이트(12a)의 경사로 인해, 상부 플레이트(12b)는 하부 플레이트(12a)와 함께 기울어지면서 하부 플레이트(12a)에 대하여 회전한다. 상부 플레이트(12b)의 경사 및 회전으로 인해, 피치 링크(13)가 상하 방향으로 이동함으로써 블레이드(11)의 피치 각도가 변하게 된다.

싱글 로터 타입의 회전익 항공기에 이용되는 종래의 로터 조립체는 블레이드를 회전 구동하기 위한 메인 구동 수단뿐만 아니라 피치 각도 조절을 위한 3개의 보조 구동 수단을 구비해야 한다. 멀티 로터 타입의 회전익 항공기를 구현하기 위해서는, 메인 구동 수단의 개수의 3배수의 보조 구동 수단이 필요하게 되므로, 항공기의 전체적인 제조 비용이 상승한다. 또한, 다수의 보조 구동 수단을 구동하기 위해 많은 에너지가 소모되고 항공기의 중량이 증가하게 되므로, 항공기의 에너지 효율이 저하된다.

본 개시의 실시예들은, 종래의 회전익 항공기의 적어도 일부 문제점들을 개선 또는 해결한다. 이를 위하여, 복수의 실시예들은 하나의 메인 구동 수단당 구비되는 보조 구동 수단의 개수가 감소시키면서 블레이드의 피치 각도 및/또는 플랩핑 각도가 변하도록 구성되는 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 제공한다.

본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 싸이클릭 스윙 로터 조립체에 관련된다. 예시적 실시예에 따른 스윙 로터 조립체는, 제1 중심축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제1 샤프트; 제1 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는 복수의 블레이드; 복수의 블레이드의 각각과 제1 샤프트를 연결하는 복수의 힌지 장치; 제1 중심축과 동축(coaxial)인 제2 중심축을 중심으로 제1 샤프트와 독립적으로 회전하도록 구성되고 제1 샤프트와 축 방향의 적어도 일부에서 중첩되는 제2 샤프트; 제2 샤프트에 결합되어 제2 중심축을 중심으로 제2 샤프트와 함께 회전하도록 구성되고, 제2 중심축에 평행하게 제2 중심축으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된 오프셋 샤프트를 가지는 스윙 허브; 스윙 허브의 오프셋 샤프트에 결합되어 오프셋 샤프트를 중심으로 스윙 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성되고, 복수의 암부를 갖는 스윙 암; 및 스윙 암의 복수의 암부의 각각과 복수의 힌지 장치의 각각을 연결하도록 구성되는 복수의 스윙 링크를 포함한다. 제1 샤프트의 회전에 의해 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 복수의 힌지 장치의 각각과 연결된 복수의 스윙 링크가 회전하면서 복수의 스윙 링크의 각각과 복수의 암부의 각각 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 복수의 블레이드 각각의 피치 각도 및 플랩핑 각도 중 적어도 하나가 주기적으로 변하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 스윙 암은 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함할 수 있다. 제1 샤프트의 회전에 의해 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 스윙 암은 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체는 제1 샤프트를 구동하는 제1 구동부; 및 제2 샤프트를 구동하는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다. 제2 구동부에 의해 제2 샤프트를 제1 샤프트와 독립적으로 회전시킴으로써, 피치 각도 및 플랩핑 각도 중 적어도 하나의 위상 변위를 발생시키도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스윙 암은 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함할 수 있다. 블레이드가 회전하거나 제2 샤프트가 제1 샤프트와 독립적으로 회전함에 따라, 스윙 암은 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 힌지 장치의 각각은, 제1 샤프트에 대하여 수직 방향으로 연장하는 힌지 샤프트; 및 힌지 샤프트를 중심으로 회전하도록 구성되고 복수의 블레이드의 각각이 결합되는 블레이드 홀더를 포함할 수 있다. 제1 샤프트의 회전에 의해 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 복수의 힌지 장치의 각각과 연결된 복수의 스윙 링크가 회전하면서, 복수의 스윙 링크의 각각의 일단과 복수의 암부 각각의 일단 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 힌지 샤프트를 중심으로 하는 복수의 블레이드의 피치 각도가 주기적으로 변하도록 구성될 수 있다. 복수의 스윙 링크 각각의 일단은 복수의 암부 각각의 일단에 작동 가능하게 결합되고, 복수의 스윙 링크 각각의 타단은 블레이드 홀더에 고정적으로 결합될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 스윙 링크 각각은, 일단이 복수의 암부 각각의 일단에 힌지 결합되는 제1 링크; 및 일단이 제1 링크의 타단에 힌지 결합되고 타단이 블레이드 홀더에 고정적으로 결합되는 제2 링크를 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 측면에 따른 실시예들은 싸이클릭 스윙 로터 조립체에 관련된다. 예시적인 실시예에 따른 스윙 로터 조립체는, 제1 중심축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제1 샤프트; 제1 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는 한 쌍의 블레이드; 제1 샤프트에 대하여 수직 방향으로 제1 샤프트를 사이에 두고 제1 샤프트에 결합되는 한 쌍의 티이터링 샤프트, 제1 샤프트의 둘레에 배치되고 한 쌍의 티이터링 샤프트를 중심으로 회동가능하게 구성되는 바디, 및 한 쌍의 블레이드의 각각과 바디를 연결하는 한 쌍의 블레이드 홀더를 포함하는 티이터링 힌지 장치; 제1 중심축과 동축(coaxial)인 제2 중심축을 중심으로 제1 샤프트와 독립적으로 회전하도록 구성되고 제1 샤프트와 축 방향의 적어도 일부에서 중첩되는 제2 샤프트; 제2 샤프트에 결합되어 제2 중심축을 중심으로 제2 샤프트와 함께 회전하도록 구성되고, 제2 중심축에 평행하게 제2 중심축으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된 오프셋 샤프트를 가지는 스윙 허브; 스윙 허브의 오프셋 샤프트에 결합되어 오프셋 샤프트를 중심으로 스윙 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성되는 스윙 암; 및 스윙 암의 양단의 각각과 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각을 연결하도록 구성되는 한 쌍의 스윙 링크를 포함한다. 제1 샤프트의 회전에 의해 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각과 연결된 한 쌍의 스윙 링크가 회전하면서, 한 쌍의 스윙 링크의 각각과 스윙 암 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 한 쌍의 티이터링 샤프트를 중심으로 하는 한 쌍의 블레이드 각각의 플랩핑 각도가 주기적으로 변하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 티이터링 힌지 장치는, 제1 샤프트 및 한 쌍의 티이터링 샤프트에 대하여 수직으로 바디에 결합되고, 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각을 피치 방향으로 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 페더링 샤프트를 더 포함할 수 있다. 제1 샤프트의 회전에 의해 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각과 연결된 한 쌍의 스윙 링크가 회전하면서, 한 쌍의 스윙 링크의 각각과 스윙 암 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 페더링 샤프트를 중심으로 하는 한 쌍의 블레이드 각각의 피치 각도가 주기적으로 변하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스윙 암은 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함할 수 있다. 제1 샤프트의 회전에 의해 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 스윙 암은 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체는 제1 샤프트를 구동하는 제1 구동부; 및 제2 샤프트를 구동하는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다. 제2 구동부에 의해 제2 샤프트를 제1 샤프트와 독립적으로 회전시킴으로써, 플랩핑 각도의 위상 변위를 발생시키도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체는 제1 구동부 및 제2 구동부를 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 티이터링 힌지 장치는 제1 샤프트의 외주부에 결합되고 한 쌍의 티이터링 샤프트의 각각이 결합되는 티이터링 샤프트 지지대를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체에 의하면, 스윙 허브의 오프셋 샤프트가 블레이드와 함께 회전하는 제1 샤프트의 제1 중심축으로부터 미리 결정된 거리만큼 오프셋되어 있다. 이러한 제1 중심축과 오프셋 샤프트의 오프셋 구조로 인해서, 제1 샤프트의 회전에 의해 블레이드가 회전함에 따라, 블레이드의 힌지 장치와 연결된 스윙 링크가 회전하면서 스윙 링크와 스윙 암의 암부 사이의 각도가 변한다. 이러한 스윙 링크와 암부 사이의 각도 변화로 인해, 스윙 링크에 연결된 블레이드가 회전하면서 블레이드의 피치 각도가 주기적으로 변할 수 있다. 또한, 스윙 링크에 연결된 블레이드의 단부가 제1 중심축을 따른 방향으로 움직여 블레이드의 플랩핑 각도가 주기적으로 변할 수 있다. 따라서 별도의 구동부를 구비하지 않고도, 블레이드가 회전함에 따라 블레이드의 피치 각도 및/또는 플랩핑 각도를 주기적으로 변화시킬 수 있다. 또한, 하나의 구동부를 통해 제2 샤프트를 제1 샤프트와는 독립적으로 회전시킴으로써, 블레이드의 회전에 의해 발생하는 추진력의 방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 하나의 구동부에 의해 추진력의 방향을 변경함으로써, 항공기의 위치 제어 또는 자세 제어를 위한 구동부의 개수를 줄일 수 있다. 그 결과, 항공기의 전체적인 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 에너지 소모량을 감소시키고 항공기의 중량을 줄임으로써, 항공기의 에너지 효율을 높일 수 있다.

도 1은 싱글 로터 타입의 회전익 항공기에 이용되는 종래의 로터 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 4-4선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 5-5선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 측면도이다.
도 7은 플랩핑 각도를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 블레이드가 1회전함에 따른 피치 각도와 플랩핑 각도의 주기적 변화를 도시하는 개략적인 그래프이다.
도 9는 제1 구동부와 제2 구동부를 도시하는 블록도이다.
도 10은 도 2에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 스윙 허브가 제2 중심축을 중심으로 시계방향으로 90도 회전한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 11은 스윙 허브의 회전에 의한 피치 각도와 플랩핑 각도의 위상 변위를 도시하는 개략적인 그래프이다.
도 12는 도 10에 도시된 12-12선을 따라 취한 단면도이다.
도 13은 도 10에 도시된 13-13선을 따라 취한 단면도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 분해사시도이다.
도 16은 도 14에 도시된 16-16선을 따라 취한 단면도이다.
도 17은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 분해사시도이다.
도 19는 도 17에 도시된 19-19선을 따라 취한 단면도이다.
도 20은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 도면이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 개시에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 더 분리될 수 있다.

본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에서 사용되는 "상방", "상" 등의 방향지시어는 첨부된 도면에서 스윙 암이 스윙 허브에 대해 위치하는 방향을 기준으로 하고, "하방", "하" 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에 도시하는 스윙 암 및 스윙 허브는 달리 배향될 수도 있으며, 이 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 분해 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 4-4선을 따라 취한 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 5-5선을 따라 취한 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는 제1 샤프트(110), 복수의 블레이드(120), 복수의 힌지 장치(130), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 스윙 암(160), 및 스윙 링크(170)를 포함한다. 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는 싱글 로터 타입의 회전익 항공기, 멀티 로터 타입의 회전익 항공기, 및 고정익-수직이착륙 항공기에 적용될 수 있다.

제1 샤프트(110)는 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 샤프트(110)는 파이프 형상을 가질 수 있다.

복수의 블레이드(120)는 제1 샤프트(110)와 함께 회전하도록 구성된다. 첨부된 도면들은 도시의 편의를 위해 2개의 블레이드를 도시하고 있지만, 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는 복수의 블레이드(120)로서 2개 이상(예를 들어, 3개, 4개 등)의 블레이드를 포함할 수 있다. 첨부된 도면들은 도시의 편의를 위해 평판 형상인 2개의 블레이드를 도시하고 있지만, 블레이드는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 블레이드(120)는 양력을 발생시킬 수 있도록 일반적인 에어 포일(airfoil)의 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 블레이드(120)는 미리 결정된 피치 각도를 가지도록 제1 샤프트(110)로부터 멀어짐에 따라 비틀어진(twisted) 형상을 가질 수도 있다.

복수의 힌지 장치(130)의 각각은 복수의 블레이드(120)의 각각과 제1 샤프트(110)를 연결한다. 복수의 힌지 장치(130)는 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)와 함께 회전하도록 구성된다. 힌지 장치(130)의 개수는 블레이드(120)의 개수에 따라 정해질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 샤프트(140)는 제1 중심축(C1)과 동축(coaxial)인 제2 중심축(C2)을 중심으로 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전하도록 구성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 샤프트(140)는 제1 샤프트(110)와 축방향의 적어도 일부에서 중첩된다. 일 예로서, 제1 샤프트(110)가 파이프 형상을 가지고, 제2 샤프트(140)가 막대 형상을 가지고 제1 샤프트(110)의 내부에 배치되어, 제1 샤프트(110)와 제2 샤프트(140)가 서로에 대하여 독립적으로 회전하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 제2 샤프트(140)가 파이프 형상을 가지고, 제1 샤프트(110)가 막대 형상을 가지고 제2 샤프트(140)의 내부에 배치되어, 제1 샤프트(110)와 제2 샤프트(140)가 서로에 대하여 독립적으로 회전하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 샤프트(110)와 제2 샤프트(140) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해, 하나 이상의 베어링이 배치될 수 있다. 일 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(110)의 양단의 내측에 2개의 베어링(111, 112)이 배치되고, 제2 샤프트(140)가 베어링(111, 112)의 내측에 삽입되어, 제1 샤프트(110)와 제2 샤프트(140)가 서로에 대해 상대 회전하도록 구성될 수 있다.

스윙 허브(150)는 제2 샤프트(140)에 고정적으로 결합된다. 스윙 허브(150)는 제2 중심축(C2)을 중심으로 제2 샤프트(140)와 함께 회전하도록 구성된다. 따라서, 스윙 허브(150)는 제1 샤프트(110)와는 독립적으로 회전하도록 구성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스윙 허브(150)는 오프셋 중심축(CO)을 갖는 오프셋 샤프트(151)를 포함한다. 오프셋 샤프트(151)는 제2 중심축(C2)에 평행하게 제2 중심축(C2)으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격 또는 오프셋되어 있다. 즉, 오프셋 중심축(CO)이 제2 중심축(C2)으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격 또는 오프셋되어 있다. 스윙 허브(150)가 제2 샤프트(140)와 함께 회전함에 따라, 오프셋 샤프트(151)는 제2 중심축(C2)을 중심으로 공전한다. 제2 중심축(C2)과 오프셋 중심축(CO) 사이의 오프셋 거리는 항공기의 크기와 종류 및 블레이드의 크기와 형상 등에 따라 적절하게 정해질 수 있다.

스윙 암(160)은 스윙 허브(150)의 오프셋 샤프트(151)에 결합된다. 스윙 암(160)은 오프셋 샤프트(151)를 중심으로 스윙 허브(150)에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성된다. 스윙 암(160)은 오프셋 샤프트(150)를 따라 스윙 허브(150)로부터 이격되어 있다. 따라서, 스윙 암(160)이 스윙 허브(150)에 대해서 회전하거나 피봇할 때, 스윙 암(160)과 스윙 허브(150)가 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 제1 샤프트(110)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전함에 따라, 스윙 암(160)은 오프셋 샤프트(151)를 중심으로 회전하도록 구성된다. 스윙 암(160)은 이에 한정되는 것은 아니지만, 조립의 편의를 위해 별도로 제조된 복수의 부재가 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 오프셋 샤프트(151)의 일단은 오프셋 샤프트(151)가 스윙 허브(150)에 대하여 회전 가능하도록 스윙 허브(150)에 결합되고, 오프셋 샤프트(151)의 타단이 스윙 암(160)에 고정적으로 결합될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 오프셋 샤프트(151)와 스윙 허브(150)의 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링(152)이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 오프셋 샤프트(151)의 일단이 스윙 허브(150)에 고정적으로 결합되고, 오프셋 샤프트(151)의 타단은 오프셋 샤프트(151)가 스윙 암(160)에 대하여 회전 회전 가능하도록 스윙 암(160)에 결합될 수 있다. 오프셋 샤프트(151)와 스윙 암(160) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링이 배치될 수 있다. 스윙 암(160)은 선단에 배치되는 복수의 암부(161)를 가진다. 이 실시예에 있어서, 복수의 암부(161)는 스윙 암(160)의 일 부분을 지칭하는 것을 의미하지만, 별도로 제조되어 스윙 암(160)에 결합되도록 구성될 수도 있다. 암부(161)의 개수는 블레이드(120)의 개수에 따라 정해진다.

복수의 스윙 링크(170)는 스윙 암(160)의 복수의 암부(161)의 각각과 복수의 힌지 장치(130)의 각각을 연결하도록 구성된다. 제1 샤프트(110)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전함에 따라, 복수의 스윙 링크(170) 각각의 일단은 스윙 암(160)의 암부(161)와 함께 오프셋 샤프트(151)를 중심으로 회전하도록 구성된다. 이와 동시에, 복수의 스윙 링크(170)의 타단은 복수의 힌지 장치(130)와 함께 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 복수의 스윙 링크(170) 각각의 타단이 회전하는 중심인 제1 중심축(C1)은 복수의 스윙 링크(170)의 각각의 일단이 회전하는 중심인 오프셋 샤프트(151)로부터 오프셋되어 있다. 이러한 오프셋으로 인해, 각각의 스윙 링크(170)는 회전하면서 스윙 링크(170)와 스윙 암(160)의 암부(161) 사이의 각도가 변한다. 예를 들어, 도 4에 있어서, 좌측에 도시된 스윙 링크(170)가 스윙 암(160)의 암부(161)와 이루는 제1 각도(A1)는 우측에 도시된 스윙 링크(170)가 스윙 암(160)의 암부(161)와 이루는 제2 각도(A2)와 다르다. 좌측에 도시된 스윙 링크(170)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 180도 회전하면, 스윙 링크(170)와 스윙 암(160)의 암부(161) 사이의 각도는 제1 각도(A1)로부터 제2 각도(A2)로 변한다. 또한, 우측에 도시된 스윙 링크(170)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 180도 회전하면, 스윙 링크(170)와 스윙 암(160)의 암부(161) 사이의 각도는 제2 각도(A2)로부터 제1 각도(A1)로 변한다. 스윙 링크(170)의 개수는 블레이드(120)의 개수에 따라 정해진다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 복수의 힌지 장치(130)의 각각과 연결된 복수의 스윙 링크(170)가 회전하면서 복수의 스윙 링크(170)의 각각과 복수의 암부(161)의 각각 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써 복수의 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β) 중 적어도 하나가 주기적으로 변하도록 구성된다. 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는 복수의 블레이드(120)가 회전하는 동안 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α)가 주기적으로 변하도록 구성될 수도 있고, 블레이드(120) 각각의 플랩핑 각도(β)가 주기적으로 변하도록 구성될 수도 있으며, 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β)가 함께 주기적으로 변하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 복수의 블레이드(120)가 회전하는 동안 피치 각도(α) 및/또는 플랩핑 각도(β)가 변하므로, 복수의 블레이드(120)에 의해 일정한 양력 및/또는 추진력을 얻을 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 측면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 피치 각도(α)(또는 페더링(feathering) 각도)는 블레이드(120)의 횡단면 상의 가상의 중심선(L1)이 기준선(L0)에 대하여 이루는 각도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 가상의 중심선(L1)은 에어 포일의 시위선일 수 있다. 예를 들어, 기준선(L0)은 지표면 또는 수평면에 평행한 선일 수 있다. 이 실시예에 있어서, 기준선(L0)은 제1 중심축(C1) 및 제2 중심축(C2)에 대하여 수직이다. 페더링 모션은 블레이드(120)의 피치 각도(α)가 변하도록 블레이드의 길이 방향을 따른 가상의 중심선(L2)을 중심으로 회전하는 움직임을 의미한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 페더링 모션은 피치 방향(PD)을 따른 움직임을 의미한다.

도 7은 플랩핑 각도를 설명하기 위한 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 플랩핑 각도(β)는 블레이드(120)의 길이 방향을 따른 가상의 중심선(L2)이 기준선(L0)에 대하여 이루는 각도로 정의될 수 있다. 플랩핑 모션은 블레이드(120)의 플랩핑 각도(β)가 변하도록 블레이드의 선단이 상하 방향으로 움직이는 것을 의미한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 플랩핑 모션은 플랩핑 방향(FD)을 따른 움직임을 의미한다.

도 8은 블레이드가 1회전함에 따른 피치 각도와 플랩핑 각도의 주기적 변화를 도시하는 개략적인 그래프이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 블레이드(120) 중 하나가 방위각(azimuth angle)(Ψ)을 따라 0도부터 360도까지 1회전하는 동안, 블레이드(120)의 피치 각도(α)는 최대 피치 각도(+α1)와 최저 피치 각도(-α1) 사이에서 정현파 형태로 주기적으로 변한다. 또한, 블레이드(120)의 플랩핑 각도(β)는 최대 플랩핑 각도(+β1)와 최저 플랩핑 각도(-β1) 사이에서 정현파 형태로 주기적으로 변한다. 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)가 피치 각도(α)와 플랩핑 각도(β)가 함께 변하도록 구성되는 경우, 블레이드(120)에 의해 발생하는 양력 및/또는 추진력을 최적화하기 위해 최대 피치 각도(+α1)와 최대 플랩핑 각도(+β1)는 90도의 위상차를 가질 수 있다. 최대 피치 각도(+α1), 최저 피치 각도(-α1), 최대 플랩핑 각도(+β1), 최저 플랩핑 각도(-β1) 등은 항공기의 크기와 종류 및 블레이드의 크기와 형상 등에 따라 적절하게 정해질 수 있다.

도 9는 제1 구동부와 제2 구동부를 도시하는 블록도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는 제1 샤프트(110)를 구동하는 제1 구동부(181)와 제2 샤프트(140)를 구동하는 제2 구동부(182)를 더 포함할 수 있다. 제1 구동부(181) 및 제2 구동부(182)는 회전 구동력을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 구동부(181) 및 제2 구동부(182)는 전기 모터, 엔진 등을 포함할 수 있다. 제1 구동부(181)와 제2 구동부(182)는 서로 다른 형식으로 구성될 수도 있고 서로 동일한 형식으로 구성될 수도 있다. 제1 샤프트(110)와 제1 구동부(181)의 사이에는 제1 구동부(181)에 의해 생성된 회전 구동력을 전달하기 위한 동력 전달 수단(예를 들어, 기어)이 배치될 수 있다. 제2 샤프트(140)와 제2 구동부(182)의 사이에는 제2 구동부(182)에 의해 생성된 회전 구동력을 전달하기 위한 동력 전달 수단(예를 들어, 기어)이 배치될 수 있다.

도 10은 도 2에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 스윙 허브가 제2 중심축을 중심으로 시계방향으로 90도 회전한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 11은 스윙 허브의 회전에 의한 피치 각도와 플랩핑 각도의 위상 변위를 도시하는 개략적인 그래프이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는, 제2 구동부(182)에 의해 제2 샤프트(140)를 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전시킴으로써, 제2 샤프트(140)에 고정적으로 결합되어 있는 스윙 허브(150)가 제2 중심축(C2)을 중심으로 회전한다. 스윙 허브(150)가 회전하면, 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β) 중 적어도 하나의 위상 변위(phase shift)가 발생한다. 예를 들어, 스윙 허브(150)가 도 2에 도시된 상태로부터 도 10에 도시된 상태로 회전하면, 피치 각도(α') 및 플랩핑 각도(β')는 도 11에 도시된 바와 같이 방위각을 따라 90도만큼의 위상 변위가 발생한 상태에서 주기적으로 변하게 된다. 도 11에 도시된 위상 변위가 발생한 피치 각도(α') 및 플랩핑 각도(β')는 도 8에 도시된 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β)와 동일한 주기와 진폭(즉, 최대값과 최소값)을 가진다. 피치 각도(α) 및/또는 플랩핑 각도(β)의 위상 변위를 능동적으로 변경함으로써, 최대 피치 각도(+α1) 및/또는 최대 플랩핑 각도(+β1)가 나타나는 방위각(Ψ)이 변한다. 따라서, 블레이드(120)의 회전에 의해 발생하는 최대 추진력이 나타나는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 블레이드(120)의 회전에 의해 발생하는 추진력의 방향이 변경될 수 있다. 추진력의 방향을 변경함으로써, 항공기의 진행 방향과 관련된 위치 제어(position control)와 항공기의 자세에 관련된 자세 제어(attitude control)를 하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 피치 각도(+α1) 및/또는 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 항공기의 진행 방향을 변경할 수 있다. 또한, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 피치 각도(+α1) 및/또는 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 난기류(turbulent airflow) 또는 측풍(windshear) 등에 의한 외력(external force) 또는 모멘트(moment)가 발생하는 경우에 외력 또는 모멘트에 대항하도록 추진력의 방향을 제어할 수 있다. 그 결과, 외력 또는 모멘트에도 불구하고 항공기는 안정된 자세를 유지할 수 있다.

도 12는 도 10에 도시된 12-12선을 따라 취한 단면도이다. 도 13은 도 10에 도시된 13-13선을 따라 취한 단면도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 스윙 암(160)은 오프셋 샤프트(151)에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트(162)를 포함할 수 있다. 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 복수의 스윙 링크(170) 각각을 통해 복수의 블레이드(120)의 각각과 연결된 스윙 암(160)은 스윙 암 샤프트(162)(즉, 피봇 중심축(PC))를 중심으로 도 12에 도시된 피봇 방향(P)을 따라 회전 가능(피봇 가능을 포함함)하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)가 회전하면, 도 13에 도시된 바와 같이, 스윙 암(160)이 스윙 암 샤프트(162)를 중심으로 피봇된 상태로 된다. 또한, 제2 샤프트(140)가 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전함에 따라서도, 스윙 암(160)은 스윙 암 샤프트(162)를 중심으로 도 12에 도시된 피봇 방향(P)을 따라 회전 가능(피봇 가능을 포함함)하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 샤프트(140)가 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전하면, 도 13에 도시된 바와 같이, 스윙 암(160)이 스윙 암 샤프트(162)를 중심으로 피봇된 상태로 된다. 예를 들어, 오프셋 샤프트(151)는 스윙 암 샤프트(162)를 관통하여 스윙 암 샤프트(162)에 고정적으로 결합되고, 스윙 암 샤프트(162)는 스윙 암(160)이 스윙 암 샤프트(162)에 대하여 회전 가능(피봇 가능을 포함함)하도록 스윙 암(160)에 결합될 수 있다. 스윙 암 샤프트(162)와 스윙 암(160) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링(163)이 배치될 수 있다. 이와 같이, 스윙 암(160)이 스윙 암 샤프트(162)를 중심으로 회전 가능(피봇 가능을 포함함)하게 구성함으로써, 제1 샤프트(110) 및/또는 제2 샤프트(140)가 회전함에 따라 스윙 암(160)이 원활하게 스윙 허브(150)에 대하여 상대적으로 회전할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 복수의 힌지 장치(130)의 각각은 힌지 샤프트(131) 및 블레이드 홀더(132)를 포함할 수 있다. 힌지 샤프트(131)는 제1 샤프트(110)에 대하여 수직 방향으로 연장한다. 블레이드 홀더(132)는 힌지 샤프트(131)를 중심으로 회전하도록 구성된다. 블레이드 홀더(132)에는 복수의 블레이드(120) 각각이 결합된다. 또한, 복수의 힌지 장치(130)의 각각은 힌지 샤프트(131)를 제1 샤프트(110)에 결합하기 위한 베이스부(133)를 더 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 2개의 베이스부(133)가 제1 샤프트(110)를 감싸도록 일체로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 2개의 베이스부(133)는 제1 샤프트(110)의 양측에 각각 결합될 수도 있다. 베이스부(133)의 일단은 제1 샤프트(110)에 수직으로 결합되어 힌지 샤프트(131)와 동일한 방향으로 연장하고, 타단에는 힌지 샤프트(131)가 배치된다. 일 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 힌지 샤프트(131)의 일단은 힌지 샤프트(131)가 베이스부(133)에 대하여 회전 가능하도록 베이스부(133)에 결합되고, 힌지 샤프트(131)의 타단이 블레이드 홀더(132)에 고정적으로 결합될 수 있다. 베이스부(133)와 힌지 샤프트(131) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링(134)이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 힌지 샤프트(131)의 일단이 베이스부(133)에 고정적으로 결합되고, 힌지 샤프트(131)의 타단은 블레이드 홀더(132)가 회전 가능하도록 블레이드 홀더(132)에 결합될 수 있다. 힌지 샤프트(131)와 블레이드 홀더(132)에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링이 배치될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 스윙 링크(170) 각각의 일단은 복수의 암부(161) 각각의 일단에 작동 가능하게 결합된다. 예를 들어, 복수의 스윙 링크(170)의 각각의 일단은 복수의 암부(161)의 각각의 일단에 회동 가능하게 결합된다. 복수의 스윙 링크(170) 각각의 타단은 블레이드 홀더에 고정적으로 결합된다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)는, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 각각의 힌지 장치(130)와 연결된 각각의 스윙 링크(170)가 회전하게 된다. 제1 샤프트(110)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전함에 따라, 복수의 스윙 링크(170) 각각의 일단은 스윙 암(160)의 암부(161)와 함께 오프셋 샤프트(151)를 중심으로 회전하게 된다. 이와 동시에, 복수의 스윙 링크(170)의 타단은 복수의 힌지 장치(130)와 함께 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하게 된다. 복수의 스윙 링크(170) 각각의 타단이 회전하는 중심인 제1 중심축(C1)은 복수의 스윙 링크(170)의 각각의 일단이 회전하는 중심인 오프셋 샤프트(151)와 서로 오프셋되어 있다. 이러한 오프셋으로 인해, 각각의 스윙 링크(170)는 회전하면서 복수의 스윙 링크(170)의 각각의 일단과 복수의 암부(161)의 각각의 일단 사이의 상대적인 각도가 변한다. 이에 따라, 힌지 샤프트(131)를 중심으로 하는 복수의 블레이드(120)의 피치 각도(α)가 변한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 복수의 스윙 링크(170) 각각은 제1 링크(171) 및 제2 링크(172)를 포함할 수 있다. 제1 링크(171)의 일단은 복수의 암부(161) 각각의 일단에 힌지 결합되어 복수의 암부(161)의 각각의 일단에 대하여 회동가능하다. 제2 링크(172)의 일단은 제1 링크(171)의 타단에 힌지 결합되어 제1 링크(171)의 타단에 대하여 회동가능하다. 제2 링크(172)의 타단은 블레이드 홀더(132)에 고정적으로 결합된다. 각각의 스윙 링크(170)는 회전하면서 제1 링크(171) 각각의 일단과 복수의 암부(161) 각각의 일단 사이의 각도가 변한다. 제1 링크(171) 각각의 타단에 힌지 결합된 제2 링크(172)의 일단은 제1 링크(171) 각각의 일단과 복수의 암부(161) 각각의 일단 사이의 각도의 변화로 인한 제1 링크(171)의 움직임에 연동한다. 이 때, 제2 링크(172)의 타단은 블레이드 홀더(132)에 고정적으로 결합되어 있으므로, 제2 링크(172)의 일단은 제1 링크(171)의 움직임에 연동하여 블레이드 홀더(132)와 함께 힌지 샤프트(131)를 중심으로 회동한다. 그 결과, 블레이드 홀더(132)에 결합된 복수의 블레이드(120)의 피치 각도(α)가 변한다.

도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다. 도 15는 도 14에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 분해사시도이다. 도 16은 도 14에 도시된 16-16선을 따라 취한 단면도이다.

도 14 내지 16을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)는 제1 샤프트(110), 한 쌍의 블레이드(120), 티이터링 힌지 장치(230), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 스윙 암(160), 및 스윙 링크(270)를 포함한다. 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)의 제1 샤프트(110), 블레이드(120), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 및 스윙 암(160)은 도 1 내지 도 13에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)의 제1 샤프트(110), 블레이드(120), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 및 스윙 암(160)과 동일 또는 유사하다. 따라서, 이하에서 중복되는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하고, 티이터링 힌지 장치(230) 및 스윙 링크(270)를 중심으로 설명한다.

도 14 및 15를 참조하면, 티이터링 힌지 장치(230)는 한 쌍의 티이터링 샤프트(231), 바디(232), 및 한 쌍의 블레이드 홀더(233)를 포함한다.

한 쌍의 티이터링 샤프트(231)는 제1 샤프트(110)에 대하여 수직 방향으로 제1 샤프트(110)를 사이에 두고 제1 샤프트(110)에 결합된다. 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)는 제1 샤프트(110)를 사이에 두고 일직선 상에 배치될 수 있다.

바디(232)는 제1 샤프트(110)의 둘레에 배치되고, 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)를 중심으로 회동가능하게 구성된다. 바디(232)는 원형, 다각형과 같은 다양한 평면 형상을 갖는 고리 형태를 포함할 수 있다. 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)는 바디(232)를 관통하여 설치된다. 일 예로서, 티이터링 샤프트(231)의 일단은 티이터링 샤프트(231)가 바디(232)에 대해 회동가능하도록 바디(232)에 결합되고, 티이터링 샤프트(231)의 타단이 제1 샤프트(110)에 고정적으로 결합될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 티이터링 샤프트(231)의 일단과 바디(232) 사이에는 서로에 대한 원활한 회동을 위해 베어링(231a)이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 티이터링 샤프트(231)의 일단이 바디(232)에 고정적으로 결합되고, 티이터링 샤프트(231)의 타단은 티이터링 샤프트(231)가 제1 샤프트(110)에 대하여 회동가능하도록 제1 샤프트(110)에 결합될 수 있다. 티이터링 샤프트(231)의 타단과 제1 샤프트(110)의 사이에는 서로에 대한 원활한 회동을 위해 베어링이 배치될 수 있다.

한 쌍의 블레이드 홀더(233) 각각은 한 쌍의 블레이드(120)의 각각과 바디(232)를 연결한다. 한 쌍의 블레이드 홀더(233) 각각은 한 쌍의 티이터링 샤프트(231) 및 제1 샤프트(110)에 대하여 수직 방향으로 바디(232)를 사이에 두고 바디(232)에 고정적으로 결합된다. 블레이드 홀더(233)는 티이터링 샤프트(231) 및 제1 샤프트(110)에 대하여 수직 방향으로 연장하는 막대 형상을 가질 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 스윙 링크(270)의 일단은 스윙 암(160)의 일단에 힌지 결합되어 스윙 암(160)에 대하여 회동가능하다. 스윙 링크(270)의 타단은 블레이드 홀더(233)에 힌지 결합되어 블레이드 홀더(233)에 대하여 회동가능하다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)는, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 한 쌍의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 한 쌍의 블레이드 홀더(233)의 각각과 연결된 한 쌍의 스윙 링크(270)가 회전하면서, 한 쌍의 스윙 링크(270)의 각각과 스윙 암(160) 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)를 중심으로 하는 한 쌍의 블레이드(120) 각각의 플랩핑 각도(β)가 주기적으로 변하도록 구성된다. 이와 같이, 한 쌍의 블레이드(120)가 회전하는 동안 플랩핑 각도(β)가 주기적으로 변하므로, 한 쌍의 블레이드(120)에 의해 일정한 양력 및/또는 추진력을 얻을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)는 제1 샤프트(110)를 구동하는 제1 구동부(181)와 제2 샤프트(140)를 구동하는 제2 구동부(182)를 더 포함할 수 있다. 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)는, 제2 구동부(182)에 의해 제2 샤프트(140)를 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전시킴으로써, 제2 샤프트(140)에 고정적으로 결합되어 있는 스윙 허브(150)가 제2 중심축(C2)을 중심으로 회전한다. 스윙 허브(150)가 회전하면, 플랩핑 각도(β)의 위상 변위가 발생한다. 플랩핑 각도(β)의 위상 변위를 능동적으로 변경함으로써, 항공기의 위치 제어와 자세 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 항공기의 진행 방향을 변경할 수 있다. 또한, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 난기류 또는 측풍 등에 의한 외력 또는 모멘트가 발생하는 경우에 외력 또는 모멘트에 대항하도록 추진력의 방향을 제어할 수 있다. 그 결과, 외력 또는 모멘트에도 불구하고 항공기는 안정된 자세를 유지할 수 있다.

도 17은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 사시도이다. 도 18은 도 17에 도시된 싸이클릭 스윙 로터 조립체의 분해사시도이다. 도 19는 도 17에 도시된 19-19선을 따라 취한 단면도이다.

도 17 내지 19를 참조하면, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는 제1 샤프트(110), 한 쌍의 블레이드(120), 티이터링 힌지 장치(330), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 스윙 암(160), 및 스윙 링크(270)를 포함한다. 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)의 제1 샤프트(110), 블레이드(120), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 스윙 암(160), 및 스윙 링크(270)는 도 1 내지 도 13에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)의 제1 샤프트(110), 블레이드(120), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(150), 스윙 암(160) 및 도 14 내지 도 16에 도시된 실시예에 따른 스윙 로터 조립체(200)의 스윙 링크(270)와 동일 또는 유사하다. 또한, 이 실시예에 따른 티이터링 힌지 장치(330)의 한 쌍의 티이터링 샤프트(231), 바디(232), 및 한 쌍의 블레이드 홀더(233)는 도 14 내지 도 16에 도시된 실시예에 따른 한 쌍의 티이터링 힌지 장치(230)의 한 쌍의 티이터링 샤프트(231), 바디(232), 및 한 쌍의 블레이드 홀더(233)와 동일 또는 유사하다. 따라서, 이하에서는 중복되는 구성요소에 대한 상세한 설명을 생략하고, 페더링 샤프트(334)를 포함하는 티이터링 힌지 장치(330)를 중심으로 설명한다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 티이터링 힌지 장치(330)는 한 쌍의 페더링 샤프트(334)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 페더링 샤프트(334)는 제1 샤프트(110) 및 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)에 대하여 수직으로 바디(232)에 결합된다. 한 쌍의 페더링 샤프트(334)는 한 쌍의 블레이드 홀더(233)의 각각을 피치 방향(PD)으로 회전 가능하게 지지한다. 페더링 샤프트(334)는 블레이드 홀더(233)의 길이 방향으로 연장한다. 여기서, 도 18에 도시된 바와 같이, 피치 방향(PD)은 페더링 샤프트(334)의 둘레 방향을 의미한다. 일 예로서, 페더링 샤프트(334)의 일단은 페더링 샤프트(334)가 바디(232)에 대하여 회전 가능하도록 결합되고, 페더링 샤프트(334)의 타단이 블레이드 홀더(233)에 고정적으로 결합될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 페더링 샤프트(334)의 일단과 바디(232) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링(334a)이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 페더링 샤프트(334)의 일단이 바디(232)에 고정적으로 결합되고, 페더링 샤프트(334)의 타단은 페더링 샤프트(334)가 블레이드 홀더(233)에 대하여 회전 가능하도록 블레이드 홀더(233)에 결합될 수 있다. 페더링 샤프트(334)의 타단과 블레이드 홀더(233) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링이 배치될 수 있다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 한 쌍의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 한 쌍의 블레이드 홀더(233)의 각각과 연결된 한 쌍의 스윙 링크(270)가 회전하면서, 한 쌍의 스윙 링크(270)의 각각과 스윙 암 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 페더링 샤프트(334)를 중심으로 하는 한 쌍의 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α)가 주기적으로 변하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 한 쌍의 블레이드(120)가 회전하는 동안 피치 각도(α)가 주기적으로 변하므로, 한 쌍의 블레이드(120)에 의해 일정한 양력 및/또는 추진력을 얻을 수 있다. 도 14 내지 도 16에 도시된 티이터링 힌지(230)와 도 17 내지 도 19에 도시된 티이터링 힌지(330)가 조합되는 경우에는, 한 쌍의 블레이드(120)가 회전하는 동안 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β)가 주기적으로 변할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는 제1 샤프트(110)를 구동하는 제1 구동부(181)와 제2 샤프트(140)를 구동하는 제2 구동부(182)를 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는 제1 구동부(181) 및 제2 구동부(182)를 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어부(183)를 더 포함할 수 있다. 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는, 제2 구동부(182)에 의해 제2 샤프트(140)를 제1 샤프트(110)와 독립적으로 회전시킴으로써, 제2 샤프트(140)에 고정적으로 결합되어 있는 스윙 허브(150)가 제2 중심축(C2)을 중심으로 회전한다. 스윙 허브(150)가 회전하면, 피치 각도(α)의 위상 변위가 발생한다. 도 14 내지 도 16에 도시된 티이터링 힌지(230)와 도 17 내지 도 19에 도시된 티이터링 힌지(330)가 조합되는 경우에는, 스윙 허브(150)가 회전하면, 피치 각도(α)의 위상 변위 및 플랩핑 각도(β)의 위상 변위가 발생할 수 있다. 피치 각도(α) 및/또는 플랩핑 각도(β)의 위상 변위를 능동적으로 변경함으로써, 항공기의 위치 제어와 자세 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 피치 각도(+α1) 및/또는 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 항공기의 진행 방향을 변경할 수 있다. 또한, 제2 샤프트(140)를 회전시켜 최대 피치 각도(+α1) 및/또는 최대 플랩핑 각도(+β1)를 나타내는 방위각(Ψ)을 변경함으로써, 난기류 또는 측풍 등에 의한 외력 또는 모멘트가 발생하는 경우에 외력 또는 모멘트에 대항하도록 추진력의 방향을 제어할 수 있다. 그 결과, 외력 또는 모멘트에도 불구하고 항공기의 안정된 자세를 유지할 수 있다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 티이터링 힌지 장치(330)는 티이터링 샤프트 지지대(335)를 더 포함할 수 있다. 티이터링 샤프트 지지대(335)는 제1 샤프트(110)의 외주부에 결합된다. 티이터링 샤프트 지지대(335)에는 한 쌍의 티이터링 샤프트(231)의 각각이 결합된다. 티이터링 샤프트 지지대(335)는 바디(232)의 내측에 위치하고 제1 샤프트(110)의 외주부를 감싸도록 제1 샤프트(110)에 고정적으로 결합될 수 있다. 일 예로서, 티이터링 샤프트(231)의 일단은 티이터링 샤프트(231)가 바디(232)에 대해 회동가능하도록 바디(232)에 결합되고, 티이터링 샤프트(231)의 타단이 티이터링 샤프트 지지대(335)에 고정적으로 결합될 수 있다. 티이터링 샤프트(231)의 일단과 바디(232) 사이에는 서로에 대한 원활한 회동을 위해 베어링(231a)이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 티이터링 샤프트(231)의 일단이 바디(232)에 고정적으로 결합되고, 티이터링 샤프트(231)의 타단은 티이터링 샤프트(231)가 티이터링 샤프트 지지대(335)에 대하여 회동가능하도록 티이터링 샤프트 지지대(335)에 결합될 수 있다. 티이터링 샤프트(231)의 타단과 티이터링 샤프트 지지대(335)의 사이에는 서로에 대한 원활한 회동을 위해 베어링이 배치될 수 있다.

도 20은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체를 도시하는 도면이다. 도 20에는 내부 구성을 도시하기 위해 스윙 허브의 단면도가 도시되어 있고, 하나의 스윙 암이 도시되어 있다.

도 20을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(400)는 제1 샤프트(110), 복수의 블레이드(120), 복수의 힌지 장치(130), 제2 샤프트(140), 스윙 허브(450), 스윙 암(460), 및 스윙 링크(170)를 포함할 수 있다. 이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)의 제1 샤프트(110), 복수의 블레이드(120), 복수의 힌지 장치(130), 제2 샤프트(140), 및 스윙 링크(170)는 도 1 내지 도 11에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)의 제1 샤프트(110), 복수의 블레이드(120), 복수의 힌지 장치(130), 제2 샤프트(140), 및 스윙 링크(170)와 동일 또는 유사하다. 따라서, 이하에서 중복되는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하고, 스윙 허브(450) 및 스윙 암(460)을 중심으로 설명한다.

스윙 허브(450)는 제2 샤프트(140)에 고정적으로 결합된다. 스윙 허브(450)는 제2 중심축(C2)을 중심으로 제2 샤프트(140)와 함께 회전하도록 구성된다. 따라서, 스윙 허브(450)는 제1 샤프트(110)와는 독립적으로 회전하도록 구성된다. 스윙 허브(450)는 제3 중심축(C3)을 갖는 제3 샤프트(451)를 포함한다. 제3 샤프트(451)는 제2 샤프트(140)의 제2 중심축(C2)에 대하여 미리 결정된 각도(δ)로 경사져 있다. 스윙 허브(450)가 제2 샤프트(140)와 함께 회전함에 따라, 제3 샤프트(451)는 경사진 상태에서 제2 중심축(C2)을 중심으로 세차운동을 하면서 공전한다. 제2 중심축(C2)과 제3 중심축(C3) 사이의 경사진 각도(δ)는 항공기의 크기와 종류 및 블레이드의 크기와 형상 등에 따라 적절하게 정해질 수 있다.

스윙 암(460)은 스윙 허브(450)의 제3 샤프트(451)에 결합된다. 스윙 암(460)은 제3 샤프트(451)를 중심으로 스윙 허브(450)에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성된다. 스윙 암(460)은 제3 샤프트(451)를 따라 스윙 허브(450)로부터 이격되어 있다. 따라서, 스윙 암(460)이 스윙 허브(450)에 대해서 회전하거나 피봇할 때, 스윙 암(460)과 스윙 허브(450)가 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 제1 샤프트(110)가 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전함에 따라, 스윙 암(460)은 제3 샤프트(451)를 중심으로 회전하도록 구성된다. 스윙 암(460)은 제3 샤프트(451)에 대하여 수직한 방향으로 배치된다. 일 예로서, 제3 샤프트(451)의 일단은 제3 샤프트(451)가 스윙 허브(450)에 대하여 회전 가능하도록 스윙 허브(450)에 결합되고, 제3 샤프트(451)의 타단이 스윙 암(460)에 고정적으로 결합될 수 있다. 제3 샤프트(451)와 스윙 허브(450)의 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링이 배치될 수 있다. 다른 예로서, 제3 샤프트(451)의 일단이 스윙 허브(450)에 고정적으로 결합되고, 제3 샤프트(451)의 타단은 제3 샤프트(451)가 스윙 암(460)에 대하여 회전 회전 가능하도록 스윙 암(460)에 결합될 수 있다. 제3 샤프트(451)와 스윙 암(460) 사이에는 서로에 대한 원활한 회전을 위해 베어링이 배치될 수 있다. 스윙 암(460)은 선단에 배치되는 복수의 암부(461)를 가진다. 암부(461)의 개수는 블레이드(120)의 개수에 따라 정해진다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(400)는, 제1 샤프트(110)의 회전에 의해 복수의 블레이드(120)가 회전함에 따라, 복수의 힌지 장치(130)의 각각과 연결된 복수의 스윙 링크(170)가 회전하면서 복수의 스윙 링크(170)의 각각과 복수의 암부(461)의 각각 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써 복수의 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β) 중 적어도 하나가 주기적으로 변하도록 구성된다. 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)는 복수의 블레이드(120)가 회전하는 동안 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α)를 주기적으로 변하도록 구성될 수도 있고, 블레이드(120) 각각의 플랩핑 각도(β)를 주기적으로 변하도록 구성될 수도 있으며, 블레이드(120) 각각의 피치 각도(α) 및 플랩핑 각도(β)가 함께 주기적으로 변하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 복수의 블레이드(120)가 회전하는 동안 피치 각도(α) 및/또는 플랩핑 각도(β)가 변하므로, 복수의 블레이드(120)에 의해 일정한 양력 및/또는 추진력을 얻을 수 있다.

이 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(400)는 도 1 내지 도 13에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(100)의 힌지 장치(130), 도 14 내지 도 16에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(200)의 티이터링 힌지 장치(230), 및 도 17 내지 도 19에 도시된 실시예에 따른 싸이클릭 스윙 로터 조립체(300)의 티이터링 힌지 장치(330)와 다양하게 조합되어 사용될 수 있다.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

100, 200, 300, 400: 싸이클릭 스윙 로터 조립체, 110: 제1 샤프트, 120: 블레이드, 130: 힌지 장치, 140: 제2 샤프트, 150, 450: 스윙 허브, 151: 오프셋 샤프트, 160, 460: 스윙 암, 161: 암부, 162: 스윙 암 샤프트, 170, 270: 스윙 링크, 171: 제1 링크, 172: 제2 링크, 181: 제1 구동부, 182: 제2 구동부, 183: 제어부, 230, 330: 티이터링 힌지 장치, 231: 티이터링 샤프트, 232: 바디, 233: 블레이드 홀더, 334: 페더링 샤프트, 335: 티이터링 힌지 지지대

Claims

제1 중심축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제1 샤프트;
상기 제1 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는 복수의 블레이드;
상기 복수의 블레이드의 각각과 상기 제1 샤프트를 연결하는 복수의 힌지 장치;
상기 제1 중심축과 동축(coaxial)인 제2 중심축을 중심으로 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전하도록 구성되고 상기 제1 샤프트와 축 방향의 적어도 일부에서 중첩되는 제2 샤프트;
상기 제2 샤프트에 결합되어 상기 제2 중심축을 중심으로 상기 제2 샤프트와 함께 회전하도록 구성되고, 상기 제2 중심축에 평행하게 상기 제2 중심축으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된 오프셋 샤프트를 가지는 스윙 허브;
상기 스윙 허브의 상기 오프셋 샤프트에 결합되어 상기 오프셋 샤프트를 중심으로 상기 스윙 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성되고, 복수의 암부를 갖는 스윙 암; 및
상기 스윙 암의 상기 복수의 암부의 각각과 상기 복수의 힌지 장치의 각각을 연결하도록 구성되는 복수의 스윙 링크를 포함하고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 상기 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 복수의 힌지 장치의 각각과 연결된 상기 복수의 스윙 링크가 회전하면서 상기 복수의 스윙 링크의 각각과 상기 복수의 암부의 각각 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 상기 복수의 블레이드 각각의 피치 각도 및 플랩핑 각도 중 적어도 하나가 주기적으로 변하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 스윙 암은 상기 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함하고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 상기 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 스윙 암은 상기 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 제1 샤프트를 구동하는 제1 구동부; 및
상기 제2 샤프트를 구동하는 제2 구동부를 더 포함하고,
상기 제2 구동부에 의해 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전시킴으로써, 상기 피치 각도 및 상기 플랩핑 각도 중 적어도 하나의 위상 변위를 발생시키도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제3항에 있어서,
상기 스윙 암은 상기 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함하고,
상기 블레이드가 회전하거나 상기 제2 샤프트가 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전함에 따라, 상기 스윙 암은 상기 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 힌지 장치의 각각은,
상기 제1 샤프트에 대하여 수직 방향으로 연장하는 힌지 샤프트; 및
상기 힌지 샤프트를 중심으로 회전하도록 구성되고 상기 복수의 블레이드의 각각이 결합되는 블레이드 홀더
를 포함하고,
상기 복수의 스윙 링크 각각의 일단은 상기 복수의 암부 각각의 일단에 작동 가능하게 결합되고, 상기 복수의 스윙 링크 각각의 타단은 상기 블레이드 홀더에 고정적으로 결합되고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 복수의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 복수의 힌지 장치의 각각과 연결된 상기 복수의 스윙 링크가 회전하면서, 상기 복수의 스윙 링크의 각각의 일단과 상기 복수의 암부 각각의 일단 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 상기 힌지 샤프트를 중심으로 하는 상기 복수의 블레이드의 피치 각도가 주기적으로 변하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제5항에 있어서,
상기 복수의 스윙 링크 각각은,
일단이 상기 복수의 암부 각각의 일단에 힌지 결합되는 제1 링크; 및
일단이 상기 제1 링크의 타단에 힌지 결합되고 타단이 상기 블레이드 홀더에 고정적으로 결합되는 제2 링크
를 포함하는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제1 중심축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제1 샤프트;
상기 제1 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는 한 쌍의 블레이드;
상기 제1 샤프트에 대하여 수직 방향으로 상기 제1 샤프트를 사이에 두고 상기 제1 샤프트에 결합되는 한 쌍의 티이터링 샤프트, 상기 제1 샤프트의 둘레에 배치되고 상기 한 쌍의 티이터링 샤프트를 중심으로 회동가능하게 구성되는 바디, 및 상기 한 쌍의 블레이드의 각각과 상기 바디를 연결하는 한 쌍의 블레이드 홀더를 포함하는 티이터링 힌지 장치;
상기 제1 중심축과 동축(coaxial)인 제2 중심축을 중심으로 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전하도록 구성되고 상기 제1 샤프트와 축 방향의 적어도 일부에서 중첩되는 제2 샤프트;
상기 제2 샤프트에 결합되어 상기 제2 중심축을 중심으로 상기 제2 샤프트와 함께 회전하도록 구성되고, 상기 제2 중심축에 평행하게 상기 제2 중심축으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된 오프셋 샤프트를 가지는 스윙 허브;
상기 스윙 허브의 상기 오프셋 샤프트에 결합되어 상기 오프셋 샤프트를 중심으로 상기 스윙 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 구성되는 스윙 암; 및
상기 스윙 암의 양단의 각각과 상기 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각을 연결하도록 구성되는 한 쌍의 스윙 링크를 포함하고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 상기 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각과 연결된 상기 한 쌍의 스윙 링크가 회전하면서, 상기 한 쌍의 스윙 링크의 각각과 상기 스윙 암 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 상기 한 쌍의 티이터링 샤프트를 중심으로 하는 상기 한 쌍의 블레이드 각각의 플랩핑 각도가 주기적으로 변하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제7항에 있어서,
상기 티이터링 힌지 장치는, 상기 제1 샤프트 및 상기 한 쌍의 티이터링 샤프트에 대하여 수직으로 상기 바디에 결합되고, 상기 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각을 피치 방향으로 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 페더링 샤프트를 더 포함하고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 상기 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 한 쌍의 블레이드 홀더의 각각과 연결된 상기 한 쌍의 스윙 링크가 회전하면서, 상기 한 쌍의 스윙 링크의 각각과 상기 스윙 암 사이의 상대적인 각도가 변하도록 함으로써, 상기 페더링 샤프트를 중심으로 하는 한 쌍의 블레이드 각각의 피치 각도가 주기적으로 변하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제7항에 있어서,
상기 스윙 암은 상기 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함하고,
상기 제1 샤프트의 회전에 의해 상기 한 쌍의 블레이드가 회전함에 따라, 상기 스윙 암은 상기 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제7항에 있어서,
상기 제1 샤프트를 구동하는 제1 구동부; 및
상기 제2 샤프트를 구동하는 제2 구동부를 더 포함하고,
상기 제2 구동부에 의해 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전시킴으로써, 상기 플랩핑 각도의 위상 변위를 발생시키도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제10항에 있어서,
상기 스윙 암은 상기 오프셋 샤프트에 대하여 수직으로 배치되는 스윙 암 샤프트를 포함하고,
상기 블레이드가 회전하거나 상기 제2 샤프트가 상기 제1 샤프트와 독립적으로 회전함에 따라, 상기 스윙 암은 상기 스윙 암 샤프트를 중심으로 회전 가능하도록 구성되는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제10항에 있어서,
상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어부를 더 포함하는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.
제7항에 있어서,
상기 티이터링 힌지 장치는 상기 제1 샤프트의 외주부에 결합되고 상기 한 쌍의 티이터링 샤프트의 각각이 결합되는 티이터링 샤프트 지지대를 더 포함하는, 싸이클릭 스윙 로터 조립체.