KR200449841Y1 - 로터 블레이드 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 헬리콥터의 로터블레이드의 회전시 동안정성과 강도를 검사하고 회전수와 피치각에 따른 추력을 측정하는 장치에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 일정한 지지대의 상판부에 블레이드 구동부를 고정하고, 블레이드 구동부의 하부에는 추력을 측정할 수 있도록 푸쉬풀게이지를 구비하며, 블레이드 구동부의 상부에는 블레이드 장착마운트를 구비하여 블레이드를 장착한 다음 회전수와 피치각에 따른 추력을 측정할 수 있는 구성을 제공하는 것으로, 실제 헬리콥터에 로터 블레이드를 장착하기 이전에 로터 블레이드를 시험장치에 장착하여 로터 블레이드가 발생하는 추력을 측정하게 한 것이 특징이다.

블레이드 시험장치, 푸쉬풀게이지, 추력, 블레이드 구동부, 블레이드 연결부

Description

로터 블레이드 시험장치{Rotor blade of test equipment}

본 고안은 헬리콥터의 로터블레이드의 회전시 동안정성과 강도를 검사하고 회전수와 피치각에 따른 추력을 측정하는 장치에 관한 것이다.

본 고안의 종래기술로는 도 1에서 도시한 바와 같이 등록특허 10-0417527호로서, 헬리콥터 로터 블레이드 및 허브시스템 정적구조와 피로시험 장치에서 구조물 지지대(1)의 상측에서 지지 보강대(2)에 연결된 로터 허브(3)와, 상기 로터 허브(3)와 브래킷(7)의 사이에 설치되어 시험재료로 사용되는 시편인 깃(4)과, 상기 깃(4)의 양측에서 축방향 원심력을 제공하는 전자-서보 유압작동기(5, 16)와, 상기 브래킷(7)의 상측에 설치되어 깃(4)에 수직방향의 진동하중을 부가하는 전자-서보 유압작동기(8)와, 상기 전자-서보 유압작동기(16)와 주축 베어링 링크(14)를 연결하는 탄성 충격 흡수장치(15)와, 상기 브래킷(7)이 연결된 양측에서 두 개의 베어링 링크(9, 10)가 연결되어 있고, 베어링 링크(9, 10)는 베어링 결합체(11)의 주축 양측에서 두 개의 끝단 베어링 링크(12, 13)와 연결된 구성과;

상기에서 깃의 끝단에 부가되는 하중 신호는 "지상 - 공중 - 지상"의 비행 단계에 대한 비행 하중 사이클에 해당하는 입력 신호로서 제어 시스템의 신호 생성 기에서 만들어지고, 전자-서보 유압작동기를 동작시키며, 전자-서보 유압작동기의 변위 신호와 하중 측정기로부터 출력되는 하중 신호를 피드백 받아 "지상 - 공중 - 지상"의 비행 단계에 대한 비행 하중 사이클을 구현할 수 있도록 한 구성과;

상기에서 전자-서보 유압작동기(8)는 해당 시험 주파수에서 수직 반복 하중을 부가할 수 있도록 한 구성과;

상기에서 탄성 충격 흡수장치는 변화되는 축방향 원심력 진동폭을 조정할 수 있으며, 축방향 원심력 하중의 진동폭은 하중 측정기를 통해 결과를 보고 탄성력을 변경하면서 조정할 수 있도록 한 구성과;

상기에서 지지 보강대(2)를 90도 회전시켜 설치하여 회전면 방향으로 발생하는 시험재료인 깃(4)의 리드 - 래그 운동을 구현할 수 있도록 한 헬리콥터 로터 블레이드와 허브시스템의 정적구조 피로시험 장치가 있었다.

그러나 상기 종래기술의 '헬리콥터 로터 블레이드와 허브시스템의 정적구조 피로시험 장치'는 로터 블레이드의 피로수명과 피로특성을 결정하기 위한 시험장치로서 실제 헬리콥터의 로터 블레이드를 시험하는 장치인데, 피로시험은 같은 충격을 사이클을 주면서 반복해서 가하여 블레이드의 수명을 측정하기 위한 구성으로 추력시험과는 근본적으로 다른 시험이며, 로터 블레이드가 발생하는 추력을 측정하는 시험은 할 수 없었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일정한 지지대의 상판부에 블레이드 구동부를 고정하고, 블레이드 구동부의 하부에는 추력을 측정할 수 있도록 푸쉬풀게이지를 구비하며, 블레이드 구동부의 상부에는 블레이드 장착마운트를 구비하여 블레이드를 장착한 다음 회전수와 피치각에 따른 추력을 측정할 수 있는 구성을 제공하여 실제 헬리콥터에 로터블레이드를 장착하기 이전에 로터 블레이드를 장착하여 추력을 측정할 수 있게 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안이 제공하는 시험장치로 실제 헬리콥터에 장착할 로터 블레이드를 제작시에 신뢰성을 높일 수 있게 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 고안은 실제 헬리콥터에 로터블레이드를 장착하기 이전에 로터 블레이드를 장착하여 시험할 수 있는 장치를 제공하여 로터 블레이드의 회전시 발생하는 추 력을 측정하여 할 수 있게 한 효과와, 실제 헬리콥터에 장착할 로터 블레이드의 제작에 높은 신뢰성을 제공할 수 있으며, 무인헬기나 모형헬기와 같이 크기가 작은 로터 블레이드를 실제 장착하여 추력시험을 하고 동안정성과 강도측정도 부가하여 측정할 수 있다.

본 고안은 헬리콥터의 로터 블레이드가 회전할 때에 회전수와 피치각에 따른 추력을 측정하는 시험장치에 관한 것으로, 상세한 설명은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안 로터 블레이드 시험장치의 전체 단면도이고, 도 3은 본 고안 도 2의 평면도이며, 도 4는 본 고안 도 2의 측면도이고, 도 5는 본 고안 블레이드 구동부와 장착마운트의 상세도이며, 도 6은 본 고안 설치상태도이다.

본 고안은 도 2 내지 4에서 도시한 바와 같이 로터 블레이더 시험장치(16)는 하부에 지지대(2)가 구비되고, 하부의 지지대(2)에는 헬리콥터 로터 블레이더(15)의 추력을 측정하는 푸쉬풀게이지(1)가 구비되며, 푸쉬풀게이지(1)는 축(3)과 연결되고, 축(3)은 지지대(2)의 중앙에서 지지대(2)의 상부에 구비된 상판부(4)의 중심을 관통하여 블레이드 구동부(5)와 블레이드 장착마운트(6)에 연결되어 구비되며, 상판부(4)의 상부에는 블레이드 구동부(5)가 구비되어 시험장치(16)를 구동시키고, 블레이드 구동부(5)의 상부에는 블레이드 장착마운트(6)를 구비하여 시험하고자 하는 로터 블레이드(15)를 장착하여 시험하는 구성이다.

도 5와 6을 참조하여 본 고안을 좀 더 상세하게 살펴보면, 블레이드 구동 부(5)는 하부에 동력공급원인 엔진(14)(또는 모터)이 구비되고, 엔진(14)의 끝단에는 축(3)이 기어(11)로 연결되어 엔진(14)이 구동되면 축(3)이 회전하는 구성이며, 축(3)이 회전하게 되면 축(3)과 연결된 블레이드 장착마운트(6)의 허브(7)가 회전하고, 허브(7)가 회전하면 허브(7)와 직각으로 연결된 블레이드 연결부(8)가 회전하며, 동시에 블레이드 연결부(8)에 장착되는 로터 블레이드(15)가 회전하게 되면서 추력을 발생하는 구성이다.

그리고 블레이드 구동부(5)의 기어(11)와 블레이드 장착마운트(6)의 허브(7) 사이의 축(3)에는 스테빌라이저 바(9)와 스와시플레이트(10)가 구비되는데, 상세하게는 로터 블레이드(15)의 자세제어 및 자세 안전을 담당하는 스테빌라이저 바(9)는 로터 블레이드(15)만으로 조종할 경우 거친 회전(움직임)이 발생하므로 균형을 맞추기 위하여 스테빌라이저 바(9)와 병행하면 부드럽게 회전시켜 주는 구성이며, 스와시플레이트(10)에는 두 개의 서보(12, 13)가 연결되어 회전하는 로터 블레이드(15)에 서보(12, 13)의 움직임을 전달하는 것으로 기체가 좌·우로 기울어지는 롤 축의 제어는 제1서보(12)가 담당하고 기체가 상·하로 움직이는 피치 축의 제어는 제2서보(13)가 담당하게 되는 구성으로 일명 주기 피치 제어(Cyclic Pitch Control)라 한다.

상기의 로터 블레이드 시험장치(16)는 제어신호를 받아들여 시험장치에 신호를 전달하는 수신기가 구비되며, 외부에는 시험장치의 수신기에 제어신호를 전송하는 송신기를 구비하여 제어한다.

상기의 구성과 같은 본 고안의 로터 블레이드 시험장치로 시험하는 작동순서 를 살펴보기로 한다.

① 로터 블레이드 시험장치(16)의 블레이드 장착마운트(6)에 구비된 블레이드 연결부(8)에 로터 블레이드(15)를 장착한다.

② 동력공급장치인 엔진(14)에 연료를 주입한다.

③ 송신기를 켜고 시험장치에 부착된 수신기와 주파수를 맞춘다.

④ 시험장치의 수신기 전원을 켜고 조종기의 작동대로 원활하게 서보(12, 13)가 작동하는지 점검한다.

⑤ 엔진점화플러그 예열을 위하여 부스터를 장착한다.

⑥ 시동기로 ± 12V 배터리 단자에 연결하여 엔진(모터)에 시동을 걸며 이때 조종기 슬로틀스틱은 10% 미만으로 한다.

⑦ 동안정성 및 강도시험을 하여 로터 블레이드의 안전성을 검증하는데 상세하게 설명하자면 ⓐ 슬로틀 스틱의 포지션에 따라 엔진 RPM은 변화를 주고 피치는 변화를 주지 않으며, 로터 블레이드의 회전수의 증감에 따라 진동이 발생하는지를 테스트하고, ⓑ 상기 ⓐ 단계의 테스트가 완료되면 슬로틀 스틱의 70 ~ 80% 포지션에서 피치만 변화를 주면서 로터 블레이드의 상태를 확인하고, 이상이 없으면 최고 회전수에서 피치의 변화를 주면서 상태를 확인하며, ⓒ 상기 ⓑ 단계의 테스트가 완료되면 슬로틀 스틱의 포지션에 따라 엔진 RPM과 로터 블레이드 피치가 같이 변하도록 세팅하여 시험하는데, 슬로틀 스틱 포지션 0%(아이들 상태)에서는 피치가 -2°로 세팅하고, 슬로틀 스틱 포지션 50%(호버링 상태)에서는 피치가 4°로 세팅하며, 슬로틀 스틱 포지션 100%(최고피치 상태)에서는 피치가 9°로 세팅하여 시험 하고, 가혹한 테스트를 위해서는 피치값을 더 증가시킬 수도 있으나 슬로틀 스틱 포지션 100%에서 12°이상은 엔진에 과부하가 걸리므로 시험하지 않는다

⑧ 회전수와 피치각에 다른 추력시험을 통하여 로터 블레이드의 성능을 검증하는데, 상기 ⑦의 동안정성 및 강도시험(로터 블레이드의 안정성 검증)을 한 후 슬로틀 스틱 포지션과 회전수 및 피치각의 상관관계를 결정하여 조종기에 세팅한 후 각각의 슬로틀 스틱 포지션마다 추력을 측정하여 로터 블레이드의 성능을 검증한다.

도 1은 종래기술의 설치상태도

도 2는 본 고안 로터 블레이드 시험장치의 전체 단면도

도 3은 본 고안 도 2의 평면도

도 4는 본 고안 도 2의 측면도

도 5는 본 고안 블레이드 구동부와 장착마운트의 상세도

도 6은 본 고안 설치상태도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 푸쉬풀게이지 2. 지지대

3. 축 4. 상판부

5. 블레이드 구동부 6. 블레이드 장착마운트

7. 허브 8. 블레이드 연결부

9. 스테빌라이저 바 10. 스와시플레이드

11. 기어 12. 제1서보

13. 제2서보 14. 엔진

15. 블레이드 16. 로터 블레이드 시험장치

Claims (3)

1. 추력 시험하고자 하는 로터 블레이드(15)를 장착할 수 있도록 블레이드 장착마운트(6)가 형성된 블레이드 구동부(5)가 구비되어 헬리콥터 로터 블레이드를 시험하는 장치에 있어서,

   블레이드 구동부(5)는 상판부(4)의 상부에 구비되고, 상판부(4)의 중심을 관통하여 블레이드 구동부(5)와 블레이드 장착마운트(6)에 연결되는 축(3)이 지지대(2)의 중앙에 구비되며, 축(3)은 끝단은 로터 블레이더(15)의 추력을 측정하기 위한 푸쉬풀게이지(1)와 연결된 것을 특징으로 하는 로터 블레이드 시험장치.
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