KR20020084524A - 초소형 헬리콥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초소형으로 제작되는 헬리콥터에 관한 것으로서, 특히 비행 실험을 통하여 소형 헬리콥터의 항공역학적 특성을 조사하는 초소형 헬리콥터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 초소형 헬리콥터는 단면이 에어포일 형상인 한쌍의 블레이드와, 상기 블레이드의 회전에 필요한 구동력을 부여하는 로터장치와, 상기 블레이드의 회전에 의해 상기 로터 장치가 상하 직선 이동될 때 로터 장치의 회전을 방지함과 아울러 상하 직선 운동 가능하게 안내하는 가이드 수단과, 상기 로터장치에 전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하여 구성되는 것으로써,

그 구조 및 형상이 간단하여 제작이 용이하고, 이를 이용하여 초소형 헬리콥터의 항공역학적인 특성치를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

초소형 헬리콥터 {a micro helicopter}

본 발명은 실험을 위하여 초소형으로 제작되는 헬리콥터에 관한 것으로서, 특히 비행 실험을 통하여 소형 헬리콥터의 항공역학적 특성을 조사하는 초소형 헬리콥터에 관한 것이다.

일반적으로 헬리콥터는 회전날개를 기관으로 회전시켜 여기서 회전날개 표면을 지나치는 공기의 흐름에 의해 발생되는 양력(揚力)과 추진력으로 비행하는 항공기로 회전날개와, 그것을 구동하는 기관과, 그 사이에서 기관의 회전을 회전날개에 접속 또는 단절하여 기관이 고장났을 때 회전날개도 동시에 정지하지 않게 하기 위한 클러치와, 기관의 회전을 회전날개에 가장 효율이 좋은 회전수까지 감속시키는 감속장치 및 기관과 회전날개의 회전이나 날개의 각도를 제어하는 제어장치로 구성된다.

요즘 헬리콥터는 사람 및 물건을 수송할 뿐 아니라 정보획득 및 군사정찰 또는 환경탐사 등의 목적으로 사용되도록 하기 위하여 소형으로 제작되어 사용된다.

하지만, 헬리콥터의 크기가 매우 작아지면(30cm이하) 기존의 항공역학적 이론을 적용할 수 없는 어려움이 발생한다. 왜냐하면, 소형 헬리콥터의 경우 비행체의 크기와 공기의 점성과 관계되는 중요한 값인 레이놀즈수가 100,000 이하로 현저하게 작아지게 되는데, 이렇게 작은 레이놀즈수를 갖는 경우에는 여러 가지 항공역학적인 특성들이 기존의 이론값과 상당히 달라지기 때문에 아직까지 정확한 이론값이 없는 상태이다.

이런 경우, 소형 헬리콥터에 적합한 최적 조건을 찾기 위해서는 여러 번의 시행착오에 의한 방법을 택할 수밖에 없기 때문에 실험을 통하여 소형 헬리콥터의 항공역학적 특성치를 실제로 측정하기 위한 실험용 헬리콥터가 필요하게 된다.

그러나, 일반적인 소형 헬리콥터를 실험용 헬리콥터로 사용할 경우 헬리콥터에는 회전날개를 회전시키면 그 반동(torque)에 의해 기체가 회전날개와 반대방향으로 돌게 되므로 이 반동을 상쇄하기 위하여 기체의 꼬리부분에 메인로터와 반대방향으로 회전하는 테일로터가 장착되거나 텐덤형 헬리콥터인 경우에는 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 로터를 사용하기 때문에 기어박스 및 연결 시스템이 필요하여 구조가 복잡해지고 무게가 증가되는 문제점이 있기 때문에 적절하지 못하다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단일 로터만 사용하여 로터의 반동을 상쇄할 뿐 아니라 무게가 가볍고 구조가 간단하여 제작이 용이한 초소형 헬리콥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실험용 헬리콥터가 도시된 사시도,

도 2는 도 1의 'A-A' 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 : 블레이드 4 : 로터장치

6 : 가이드 브래킷 8 : 가이드 봉

10 : 전원공급부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초소형 헬리콥터는 단면이 에어포일 형상인 한쌍의 블레이드와, 상기 블레이드의 회전에 필요한 구동력을 부여하는 로터장치와, 상기 블레이드의 회전에 의해 상기 로터 장치가 상하 직선 이동될 때 로터 장치의 회전을 방지함과 아울러 상하 직선 운동 가능하게 안내하는 가이드 수단과, 상기 로터장치에 전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 초소형 헬리콥터가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A-A' 단면도이다.

상기 본 발명에 따른 초소형 헬리콥터는 도 1에 도시된 바와 같이 공기와 부딪히면서 헬리콥터에 양력을 발생시키도록 비행기 날개의 형상과 같이 그 단면이에어포일인 블레이드(2)와, 상기 블레이드(2)의 회전에 필요한 동력을 부여하는 로터장치(4)와, 상기 블레이드(2)의 회전에 의해 상기 로터장치(4)가 상하 직선 이동될 때 로터장치(4)의 회전을 방지함과 동시에 상하 직선 운동을 가능하게 안내하는 가이드 수단과, 상기 로터장치(4)에 전원을 인가하는 전원공급부(10)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 블레이드(2) 한쌍은 도 2에서 보는 바와 같이 육면체의 대향되는 양측면에 그루브(G)가 형성된 허브(3)에 끼워지며, 상기 허브(3)의 하측면에는 홀(H)이 형성되어 상기 로터장치(4)의 회전축이 삽입되어 상기 전원공급부(10)로부터 전원을 인가 받아 상기 로터장치(4)에 회전력을 공급하는 모터(미도시)가 포함된 로터장치(4)로부터 발생되는 회전력이 상기 블레이드(2)에 전달된다.

그리고, 상기 가이드 수단은 상기 로터장치(4) 외측면에 장착된 가이드 브래킷(6)과, 상기 가이드 브래킷(6)이 상하 방향으로 안내되도록 수직방향으로 설치된 가이드 봉(8)으로 구성되어 상기 블레이드(2)의 회전에 의해 생기는 반동 때문에 상기 로터장치(4)가 회전되는 것을 방지하고 상하 직선 운동 되도록 안내한다.

특히, 상기 가이드 브래킷(6)은 상기 로터장치(4)로부터 연장되는 판재 형상인 한쌍의 가이드 연결부(6a)와, 헬리콥터의 무게를 줄일 수 있도록 상기 가이드 연결부(6a)의 양단 상하측에 평행하게 각각 설치되어 상기 가이드 봉(8)에 의해 안내되는 가이드 관(6b)으로 구성되어 공기의 저항을 높임과 동시에 상하 이동만 가능하게 함으로 상기 블레이드(2)의 회전에 의해 발생되는 반동에 의해 상기 로터장치(4)가 회전되지 않게 한다.

상기 초소형 헬리콥터의 로터장치(4)에 전원을 공급하는 전원공급부(10)는 지면에 고정되어 상기 로터장치(4)의 중심과 전선으로 연결됨으로 상기 헬리콥터의 부양에 전선의 무게가 영향을 미치지 않게 함과 동시에 실험용 헬리콥터가 부양한 뒤 전선의 장력과 헬리콥터의 부양력이 평형을 이룰 때 더 이상 부상하지 않기 때문에 일정 높이까지 초소형 헬리콥터를 부양시킴으로 제한된 공간에서 사용이 가능하다.

상기 초소형 헬리콥터에는 항공역학적인 특성치를 조사하기 위하여 실험의 입력값을 제어하는 제어장치(미도시) 및 실험 결과를 관측하는 관측장비(미도시)가 장착된다.

초소형 헬리콥터인 경우 블레이드가 매우 작고 양력도 매우 작으므로 헬리콥터에 장착되는 제어장치 및 관측장비는 가능한한 가벼워야 하는데 현재 MEMS(micro electro mechanical system) 기술이 매우 빠른 속도로 발전하고 있고, CMOS를 이용한 저전력을 소모하는 카메라 등도 개발되고 있으므로 초소형 헬리콥터에 탑제할 수 있는 제어 시스템이나 센서 및 영상 송수신 장치 등도 개발될 것으로 사료되지만, 현재 이용 가능한 기술만을 사용할 경우 초소형 헬리콥터는 앞뒤 좌우 방향으로 제어가 힘들고 안내선을 따라 위아래 방향으로 비행이 가능하다.

상기 제어장치는 초소형 헬리콥터의 항공역학적 특성치를 알아보기 위한 실험에서 다양한 로터장치의 구조 즉 크기 및 블레이드 각을 변화시키거나 모터의 회전수, 공급 전원의 전류 및 전압, 주위 대기의 유동상태 등을 제어하고, 이에 따른 실험 결과값인 양력, 진동, 헬리콥터의 부양에 따른 주위공기의 상태 등의 변화를관측장비가 측정하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 초소형 헬리콥터는 회전하는 로터의 반동에 의해 동체가 회전되는 것을 방지하기 위하여 가이드 수단이 설치됨으로 무게가 가볍고 구조가 간단해져 제작이 용이하고 초소형 헬리콥터의 연구에 기여할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 단면이 에어포일 형상인 한쌍의 블레이드와, 상기 블레이드의 회전에 필요한 구동력을 부여하는 로터장치와, 상기 블레이드의 회전에 의해 상기 로터장치가 상하 직선 이동될 때 로터장치의 회전을 방지함과 아울러 상하 직선 운동 가능하게 안내하는 가이드 수단과, 상기 로터장치에 전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 헬리콥터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 수단은 상기 로터장치가 상하 직선 운동 가능하게 로터장치의 외측면에 장착된 가이드 브래킷과, 상기 가이드 브래킷이 상하 방향으로 안내되도록 수직 방향으로 설치된 가이드 봉으로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 헬리콥터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 브래킷은 상기 로터장치로부터 연장되는 한쌍의 가이드 연결부와, 헬리콥터의 무게를 줄일 수 있도록 상기 가이드 연결부의 양단 상하측에 각각 설치되는 가이드 관으로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 헬리콥터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 초소형 헬리콥터에는 항공역학적인 특성치를 조사하기 위하여 실험의 입력값을 제어하는 제어장치 및 실험 결과를 관측하는 관측장비가 장착되는 것을 특징으로 하는 초소형 헬리콥터.