KR20080035760A - 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기 - Google Patents

세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기에 관한 것으로서, 외관을 구성하는 기체의 외측 상단에 기체의 외측 상단에 자세안정용 추가 설치되고, 좌우측 로터가 설치되는 수평로드를 절곡시킬 수 있도록 중간에 힌지를 연결하며, 기체에 수직하게 한 쌍의 수직꼬리날개를 설치함과 아울러 기체에 수평하게 회전하는 후방로터를 설치하여, 저/고속 운행시 기체의 운행안정성을 향상시킬 수 있고 작은 공간을 갖는 보관장소에도 수직이착륙기를 보관할 수 있는 효과가 있다.
Figure P1020060102207
헬기, 헬리콥터, 로터

Description

세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기{Convertiplane with three pair rotor}
도 1은 종래기술에 따른 수직이착륙기의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 좌우 수평로드가 펼쳐진 모습을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 좌우 수평로드가 접힌 모습을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력전달체계를 정면에서 개략적으로 보인 도.
도 5는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력전달체계를 상면에서 개략적으로 보인 도.
도 6은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력발생장치에 동력전달장치가 연결된 모습을 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 피치조정장치를 보인 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 꼬리날개의 회동과정을 개략적으로 보인 도로써, (A)는 꼬리날개가 회동되기 전의 모습을 보인 도이고, (B)는 꼬리날개의 후단이 우측으로 회동된 모습을 보인 도.
도 9는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 운행상태를 보인 도로서, (A)는 자세안정용 추가 장착되지 않은 수직이착륙기의 고속운행시의 모습을 보인 도이고, (B)는 본 발명에 따른 자세안정용 추가 장착된 수직이착륙기의 고속운행시의 모습을 보인 도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 기체 12: 동력발생장치
14: 수직꼬리날개 15: 구동수단
15a: 좌측 링크 15b: 우측 링크
15c: 제 1후방링크 15d: 제 2후방링크
16: 자세안정용 추 20: 수평로드
21: 중앙 수평로드 22: 좌측 수평로드
23: 우측 수평로드 24: 힌지
30: 좌측 로터조립체 30′: 우측 로터조립체
34: 좌측 로터 34′: 우측 로터
35: 피치조정장치 40: 제 1동력전달장치
41: 구동기어 42: 종동기어
43: 동기로드 50: 제 2동력전달장치
60: 후방 로터
본 발명은 수직이착륙기에 관한 것으로서, 특히 기체의 좌우측과 후방측에 세 쌍의 로터가 설치됨과 아울러 상기 기체의 후방측에 설치된 로터는 기체에 수평하게 회전하고, 상기 기체의 외측 상단에는 자세안정용 추를 장착하여 수직이착륙기의 공중정지와 저속운행을 안정적으로 수행할 수 있게 하며, 상기 기체의 후방 양측면에 좌우 방향으로 회동하는 한 쌍의 꼬리날개를 장착한 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기에 관한 것이다.
산업사회로의 급속한 발전으로 인하여 운송수단으로 비행기를 이용하는 비중이 점차적으로 증대되고 있다. 그러나, 수직이착륙이 가능한 헬리콥터를 제외한 기타의 비행기는 일정길이의 착륙장을 마련하여야 하므로 부지의 확보가 어렵고, 부지를 확보한다 하더라도 부지구매에 소요되는 비용이 막대하며, 비행기를 이용하는 탑승객의 수요예측이 빗나갈 경우에는 막대한 비용이 그대로 낭비되어 버릴 수 있는 위험성이 상존하고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수직이착륙기의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 수직이착륙기로서의 헬리콥터는, 공기저항 을 줄일 수 있도록 유선형으로 형성된 기체(1)와, 상기 기체(1) 내의 엔진(미도시)으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 샤프트(2)와, 상기 샤프트(2)의 상부에 장착되는 2∼5장의 로터(3)를 포함하여 구성되어, 상기 엔진의 구동으로 상기 로터(3)를 회전시켜 양력을 얻는 비행체이다.
이처럼, 헬리콥터는 로터의 회전에 의해 양력을 얻기 때문에 날개가 고정된 보통의 항공기처럼 활주하여 이륙에 필요한 양력을 발생시킬 필요가 없고, 따라서 거의 수직으로 이착륙할 수 있으며, 또 상기 로터를 경사시킴으로써 양력과 동시에 비행방향으로의 분력을 얻을 수 있기 때문에 전진은 물론 후퇴나 좌우비행, 그리고 공중정지 등을 할 수 있다.
이러한 헬리콥터의 경우, 로터를 회전시키면 그 반동(Torque)에 의해 기체가 로터 회전방향의 반대방향으로 선회하게 되므로 이 반동을 상쇄하기 위한 수단이 필요하게 되었다. 이에, 근래에는 한 회전축에 서로 반대방향으로 회전하는 로터를 상하로 배치한 동축반전식, 서로 반대방향으로 회전하는 로터를 기체의 앞뒤에 배치한 텐덤 회전날개식, 기체를 중심으로 양측에 서로 반대방향으로 회전하는 로터를 배치한 쌍회전 날개식, 기체의 꼬리 부분에 반토크용의 작은 로터를 주로터의 회전면에 거의 수직으로 배치한 단회전날개식 등 다양한 형태의 수직이착륙 비행체가 개발되어 이용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 이루어진 수직이착륙 비행체의 경우에도 몇 가지 문제 점들을 가지고 있다.
먼저, 기체의 양쪽에 로터를 배치한 양회전 날개식의 경우에는 엔진과 로터를 연결하는 동력전달장치의 길이가 너무 길기 때문에, 이글루라고 불리는 창고에 수직이착륙기를 보관하기 힘든 문제점이 있었다.
또한, 수직이착륙기의 전진과 후진시 가감속의 통제가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 전후진 또는 좌우 이동을 위해서는 회전하고 있는 로터의 피치가 위치마다 변화되도록 구성되므로 즉, 로터가 우회전하는 경우 자이로프리세션(Gyro Precession) 현상에 의해 기체가 전진되도록 하기 위해서는 로터가 오른쪽으로 왔을 때 피치를 크게 하고 왼쪽에 왔을 때는 피치를 작게 해야 하며, 후진시나 좌우 이동시에도 로터의 피치를 회전 위치마다 변화시켜야 하므로, 이를 제어하기 위한 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 기체에 장착되는 각 로터의 회전이 각각 제어되므로 각 로터를 회전시키는 동력발생장치의 구동력이 차이가 나게 되면 각 로터의 회전속도가 차이가 나게 되어 안정적인 비행이 이루어질 수 없으며, 경우에 따라서는 추락의 염려가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기체의 상부에 전후방향으로 회동 가능하게 설치되고 양단에 로터가 설치되는 수평 로드에 힌지를 연결하여 기체의 후방쪽으로 상기 수평로드를 회동가능토록 함으로써, 보관하는데 큰 공간이 필요하지 않은 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기체의 외측 상단에 자세안정용 추를 장착하여 수직이착륙기가 공중정지와 저/고속운행을 안정적으로 수행할 수 있게 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기체의 후방 상측에 상기 기체와 수평하게 회전하는 로터를 설치하고, 상기 기체의 후방 양측에 좌우로 회동가능한 한 쌍의 꼬리날개를 장착하여 기체의 좌우회전을 원활하게 할 수 있는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 기체의 상부에 전후 회동 가능하게 설치되는 수평로드를 이용해 기체의 양측으로 좌/우측 로터를 배치하고, 기체의 후방측에 후방 로터를 각각 배치하고 각 로터의 피치를 각각 조정할 수 있게 구성하여 간편하게 기체를 전후진시킬 수 있을 뿐만 아니라 좌우 이동시킬 수 있는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기는 내부에 조종핸들이 설치되고, 상부에 동력발생장치가 내설된 기체(機體)와; 상기 기체의 상부에 좌우방향으로 수평하게 설치되고, 중앙부가 힌지결합되어 상기 기체의 후방측으로 회동가능한 수평로드와; 상기 수평로드의 양단부에 수직으로 장착되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 장착되는 로터헤드와, 상기 로터헤드의 양단부에 회전가능하게 장착되는 좌/우측 로터와, 상기 좌/우측 로터의 피치를 조정하는 피치조정장치로 구성된 좌/우측 로터조립체와; 상기 동력발생장치와 샤프트를 동력적으로 연결하여 상기 동력발생장치의 동력을 상기 좌/우측 로터에 전달하는 제 1동력전달장치와; 상기 기체의 내부에 전후방향으로 수평하게 설치되고, 상기 제 1동력전달장치와 동력적으로 연결된 제 2동력전달장치와; 상기 기체의 상부에 설치되고, 상기 제 2동력전달장치에 의하여 상기 동력발생장치의 동력을 전달받아 상기 기체에 수평하게 회전하는 후방 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체의 상단부 외측에는 자세안정용 추가 돌출되게 설치되고, 상기 기체의 후방 좌우측면에는 상기 조종핸들과 연결된 구동수단에 의하여 좌우방향으로 회동하는 한 쌍의 수직꼬리날개가 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 좌우 수평로드가 펼쳐진 모습을 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 좌우 수평로드가 접힌 모습을 보인 사시도이다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력전달 체계를 정면에서 개략적으로 보인 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력전달체계를 상면에서 개략적으로 보인 도이며, 도 6은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 동력발생장치에 동력전달장치가 연결된 모습을 보인 사시도이다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 피치조정장치를 보인 사시도이다.
또한, 도 8은 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 꼬리날개의 회동과정을 개략적으로 보인 도로써, (A)는 꼬리날개가 회동되기 전의 모습을 보인 도이고, (B)는 꼬리날개의 후단이 우측으로 회동된 모습을 보인 도이며, 도 9는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 운행상태를 보인 도로서, (A)는 자세안정용 추가 장착되지 않은 수직이착륙기의 고속운행시의 모습을 보인 도이고, (B)는 본 발명에 따른 자세안정용 추가 장착된 수직이착륙기의 고속운행시의 모습을 보인 도이다.
본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기는 내부에 조종핸들(11)이 설치됨과 아울러 상부에 동력발생장치(12)가 내설된 기체(機體,10)와, 상기 기체(10)의 상부에 좌우방향으로 수평하게 설치되는 수평로드(20)와, 상기 수평로드(20)의 양단부에 설치되어 상기 동력발생장치(12)의 동력을 전달받아 회전하면서 양력을 발생시키는 좌/우측 로터조립체(30)(30′)와, 상기 동력발생장치(12)에서 발생된 동력을 좌/우측 로터조립체(30)(30′)에 전달하는 제 1동력전달장치(40)와, 상기 기체(10)의 내부에 전후방향으로 수평하게 설치됨과 아울러 상기 제 1동력전달장치(40)와 동력적으로 연결된 제 2동력전달장치(50)와, 상기 제 2동력전달장치(50)에 의하여 상기 동력발생장치(12)의 동력을 전달받아 상기 기체(10)에 수평하게 회전하는 후방 로터(60)를 포함하여 구성된다.
상기 기체(10)는 통상의 비행체와 마찬가지로 공기저항을 최소화하기 위해 유선형으로 형성되며, 그 꼬리부 좌우측면에는 수평비행을 보조하는 한 쌍의 수평꼬리날개(13)가 각각 장착되며, 상기 수평꼬리날개(13)의 후방에는 선회비행을 보조하는 한 쌍의 수직꼬리날개(14)가 회동 가능하게 장착된다.
상기 수직꼬리날개(14)는 상기 기체(10)의 후방 좌우측면에 상기 기체(10)와 수직으로 각각 설치되는데, 상기 조종핸들(11)과 연결된 구동수단(15)에 의하여 좌우방향으로 회동한다. 그리고, 상기 한 쌍의 수직꼬리날개(14)의 후방측 사이에는 링크(14a)가 설치되어, 상기 기체(10)의 좌우측면에 각각 설치된 한 쌍의 수직꼬리날개(14)를 서로 연결한다. 따라서, 상기 한 쌍의 수직꼬리날개(14)는 상기 구동수단(15)에 의하여 동일 방향으로 동시에 회동된다.
상기 구동수단(15)은 상기 기체(10)의 내부에 설치되는 링크로서, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 조종핸들(11)의 하단부와 수직꼬리날개(14)의 전방측을 연결시켜, 상기 조종핸들(11)을 좌측 또는 우측으로 회전시켰을 때 상기 한 쌍의 수직꼬리날개(14)의 후방측이 동시에 우측 또는 좌측으로 회전되도록 하는 것으로서, 상기 기체(10)의 전방측에서 후방측으로 길게 설치된 좌/우측 링크(15a)(15b)와, 일단이 상기 좌측 링크(15a)의 후단부와 연결되고 타단이 상기 한 쌍의 수직꼬리날개(14) 중 기체(10)의 좌측에 배치된 수직꼬리날개의 전방측과 연결된 제 1후방링크(15c)와, 일단이 상기 우측 링크(15b)의 후단부와 연결되고 타단이 상기 한 쌍의 수직꼬리날개(14) 중 기체(10)의 우측에 배치된 수직꼬리날개의 전방측과 연결된 제 2후방링크(15d)로 구성된다.
한편, 상기 기체(10)는 상단부 외측, 자세하게는 상기 수평로드(20)에 좀 더 인접한 상기 수평로드(20)와 수평꼬리날개(13)의 사이에 자세안정용 추(16)가 탈착가능하게 돌출된 형태로 설치되는데, 상기 자세안정용 추(16)는 본 발명에 의한 수직이착륙기가 안정된 공중정지나 저/고속 운행을 할 수 있도록 보조한다. 이에 대하여 상술하면, 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이 자세안정용 추(16)가 장착되지 않은 수직이착륙기가 고속으로 운행할 경우에는 기체(10)가 수평면에 대하여 이루는 각(
Figure 112006075775832-PAT00001
)이 커지기 때문에 운행안정성이 떨어지게 된다. 따라서 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 기체(10)의 외측 상단에 자세안정용 추(16)를 장착하면 고속으로 주행한다 하더라도 상기 자세안정용 추(16)에 작용하는 항력과 자세안정용 추(16)의 관성에 의하여 기체(10)가 수평면에 대하여 이루는 각(
Figure 112006075775832-PAT00002
)이 작아져서 운행안정성이 향상된다.
그리고, 상기 수평꼬리날개(13)와 자세안정용 추(16) 사이에는 상기 수평로드(20)가 접혔을 때, 상기 수평로드(20)를 상기 기체(10)에 고정시키기 위한 고정판(17)이 상기 기체(10)의 좌우측면에 설치되며, 상기 고정판(17)에는 고정홀(17a) 을 형성시켜 고정핀(18)이 관통될 수 있도록 하였다.
상기 수평로드(20)는 전체적인 형상이 원형 또는 사각형의 중공관으로 형성되고, 상기 기체(10)의 상부를 관통하는 중앙 수평로드(21)와, 상기 중앙 수평로드(21)의 좌측끝단에 회동가능하게 연결되어 상기 기체(10)의 후방측으로 회동되는 좌측 수평로드(22)와, 상기 중앙 수평로드(21)의 우측끝단에 회동가능하게 연결되어 상기 기체(10)의 후방측으로 회동되는 우측 수평로드(23)로 구성된다. 이때, 중앙 수평로드(21)와 좌측 수평로드(22) 및 중앙 수평로드(21)와 우측 수평로드(23)를 회동가능하게 연결하는 수단은 힌지(24)이다.
그리고, 상기 좌/우측 수평로드(22)(23)에는 고정홀(25a)이 형성된 또 다른 고정판(25)이 각각 형성되어 상기 좌/우측 수평로드(22)(23)를 상기 힌지(24)를 중심으로 기체(10)의 후방측으로 회동시켰을 때, 상기 기체(10)에 형성된 고정판(17)의 고정홀(17a)과 상기 좌/우측 수평로드(22)(23)에 형성된 고정판(25)의 고정홀(25a)이 서로 연통되고, 이렇게 연통된 각각의 고정홀(17a)(25a)에 고정핀(18)을 꽂아서 상기 좌/우측 수평로드(22)(23)를 기체(10)에 고정시킨다.
한편, 상기 중앙 수평로드(21)는 양끝단에, 좀 더 자세하게는 힌지(24)가 설치된 맞은편에 돌출부(21a)가 형성되어 상기 좌/우측 수평로드(22)(23)가 상기 기체(10)의 전방측으로 회동되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
또한, 상기 수평로드(20)는 상기 기체(10)의 상부 중심에 좌우방향으로 수평하게 장착되며, 그 양단부에는 좌/우측 로터조립체(30)(30′)가 각각 수직으로 장 착된다. 그리고, 상기 수평로드(20)에는 제 1동력전달장치(40)가 내장되며, 그 중심부의 밑부분, 좀 더 자세하게는 중앙 수평로드(21)의 밑부분은 상기 동력발생장치(12)와 제 1동력전달장치(40)가 서로 연결될 수 있도록 소정부분 절개된다.
상기 좌/우측 로터조립체(30)(30′)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수평로드(20)의 양단부에 각각 장착되는 하우징(31)과, 상기 하우징(31) 내에 설치된 프레임(31a)에 회전 가능하게 수직으로 장착되고 그 상단부가 상기 하우징(31)의 상부를 관통하는 샤프트(32)와, 상기 샤프트(32)의 상단부에 수평으로 장착되는 로터헤드(33)와, 상기 로터헤드(33)의 양단부에 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 좌/우측 로터(34)(34′)와, 상기 좌/우측 로터(34)(34′)의 피치를 조정하는 피치조정장치(35)로 구성된다.
이 때, 상기 피치조정장치(35)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 샤프트(32)의 외측에 승강 가능하게 설치되는 승강플레이트(35a)와, 상기 승강플레이트(35a)에 회전 가능하게 장착되는 슬라이딩암(35b)과, 하단은 상기 슬라이딩암(35b)의 양측에 회동 가능하게 장착되고 상단은 상기 좌/우측 로터(34)(34′)의 외측에 좌/우측 로터(34)(34′)의 회전방향과 동일 회전방향으로 회동 가능하게 장착되는 한 쌍의 링크(35c)와, 중심측은 상기 하우징(31) 내의 프레임(31a)에 회동 가능하게 장착되며 상단은 상기 슬라이딩암(35b)의 외측에 회동 가능하게 결합되고 타단은 조종핸들(11)과 연결된 연결로드(35d)의 단부에 회동 가능하게 연결되는 승강레버(35e)를 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 조종핸들(11)을 조종하여 상기 연결로 드(35d)를 당기거나 밀면 상기 승강레버(35e)의 상단이 회동하면서 승강플레이트(35a)를 승강시키므로, 상기 슬라이딩암(35b)과 각 링크(35c)도 동시에 승강하게 되고, 그에 따라 좌/우측 로터(34)(34′)의 피치가 조절된다. 상기 좌/우측 로터(34)(34′)의 피치가 크면 클수록 좌/우측 로터(34)(34′)에는 더 많은 양력이 발생하게 된다.
따라서, 상기 좌/우측 로터조립체(30)(30′)에 각각 설치된 좌/우측 로터(34)(34′)의 피치를 달리하면 즉, 어느 한 쪽의 로터에 더 많은 양력이 발생하게 되면 기체는 양력이 적게 발생되는 로터조립체의 방향으로 이동하게 된다.
상기 제 1동력전달장치(40)는 상기 동력발생장치(12)에 축 결합되는 구동기어(41)와, 상기 좌/우측 로터조립체(30)(30′)의 각 샤프트(32) 외측에 장착되는 종동기어(42)와, 상기 수평로드(20)에 내장되고 중심부에는 구동기어(41)와 맞물리는 감속기어(43a)가 장착되며 양단부에는 각 종동기어(42)와 직교되게 맞물리는 동기기어(43b)가 각각 장착된 동기로드(43)로 구성된다. 이로 인하여 좌/우측 로터조립체(30)(30′)의 각 샤프트(32)는 동일한 속도로 회전하게 되며, 좌/우측 로터조립체(30)(30′)의 좌/우측 로터(34)(34′)는 서로 반대방향으로 회전되므로, 좌/우측 로터(34)(34′)의 회전시 발생되는 토크가 상쇄되어 기체(10)의 유동이 방지된다.
한편, 상기 수평로드(20)가 힌지(24)로 체결된 좌측/중앙/우측 수평로드(22)(21)(23)로 구성되어 기체(10)의 후방측으로 좌/우측 수평로드(22)(23)가 회 동가능하게 형성되므로, 상기 수평로드(20)에 내장되는 동기로드(43) 역시 도 3에 도시된 바와 같이 회동가능하게 구성된다.
상기 제 2동력전달장치(50)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제 1동력전달장치(40)의 동기로드(43)에 장착된 감속기어(43a)와 치합되어 회전하는 제 1피동기어(51)와, 상기 제 1피동기어(51)에 일체로 형성된 제 2피동기어(52)와, 상기 제 2피동기어(52)와 치합되어 회전하는 전방로드기어(53)와, 상기 전방로드기어(53)와 일체로 형성되고 상기 기체(10)의 내부에 전후방향으로 수평하게 설치된 로드(54)와, 상기 로드(54)의 후단에 일체로 형성된 후방로드기어(55)와, 상기 후방로드기어(55)에 치합되어 회전하고 상부에 후방 로터(60)가 설치되는 로터기어(56)로 구성된다.
상기 후방 로터(60)는 상기 기체(10)의 후방측 상부, 좀 더 자세하게는 상기 로터기어(56)의 상부에 상기 기체(10)와 수평하게 설치된다.
한편, 상기 로터기어(56)와 후방 로터(60) 사이에는 상기 좌/우측 로터조립체(30)(30′)에 설치된 피치조정장치(35)와 동일한 기능을 하는 피치조정장치가 설치되는데, 상기 좌/우측 로터조립체(30)(30′)를 설명하면서 피치조정장치(35)의 구성에 관하여 설명하였으므로 로터기어(56)와 후방 로터(60) 사이에 설치된 피치조정장치에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기의 작동관계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 유인비행체의 경우 운전자가 기체(10)에 탑승한 후 시동을 켜고 상승을 위해 조종핸들(11)을 조작하거나 모형비행체의 경우 조작자가 리모트 컨트롤러를 조작하면, 동력발생장치(12)가 구동하게 되고, 그 동력이 제 1동력전달장치(40)의 구동기어(41)와 동기로드(43)를 통해 좌/우측 로터조립체(30)(30′)의 각 샤프트(32)에 전달되므로 좌/우측 로터(34)(34′)는 회전하게 된다. 이와 동시에 제 2동력전달장치(50)를 통하여 상기 동력발생장치(12)의 동력이 후방 로터(60)에 전달되어 상기 후방 로터(60)도 회전하게 된다. 이 때, 좌/우측 로터(34)(34′)와 후방 로터(60)는 지면에 대하여 수평상태를 유지하면서 최대의 피치로 회전하게 되고, 그 피치를 크게 하면 양력이 발생하여 기체(10)는 이륙하게 된다.
이와 반대로, 상기 좌/우측 로터(34)(34′)와 후방로터(60)의 피치를 점점 줄이면 양력이 감소하여 지면에 대하여 안정적으로 착지할 수 있음은 당연하다.
비행중 운전자나 리모트 컨트롤러의 조작자가 전진을 위해 조종핸들(11)이나 조작패널을 조작하여 후방 로터(60)의 피치를 증가시키면, 기체(10)의 후방측 양력이 증가되어 상기 기체(10)는 전진하게 된다.
이와 반대로, 비행중 후진을 위해 조종핸들(11)을 조작하여 후방 로터(60)의 피치를 감소시키면, 기체(10)의 후방측 양력이 감소되어 상기 기체(10)는 후진하게 된다.
한편, 비행중 운전자나 리모콘 컨트롤러의 조작자가 좌측 이동을 위해 조종핸들(11)이나 조작패널을 조작하면, 우측 로터조립체(30′)의 우측 로터(34′) 피치가 좌측 로터조립체(30)의 좌측 로터(34) 피치보다 크게 되어 우측 로터(34′)에 더 많은 양력이 발생되므로 기체(10)는 좌측으로 이동하게 된다.
이와 반대로 좌측 로터조립체(30)의 좌측 로터(34) 피치를 더 크게 하면 좌측 로터(34)에 더 많은 양력이 발생하게 되므로 기체(10)는 우측으로 이동하게 된다.
또한, 비행중 운전자나 리모콘 컨트롤러의 조작자가 우측(시계방향)으로 회전하기 위하여 조종핸들(11)을 우측방향(시계방향)으로 돌리면, 도 8에 도시된 바와 같이 좌측 링크(15a)가 기체(10)의 후방측으로 밀리게 되고, 이에 따라 제 1후방링크(15c)에 연결된 수직꼬리날개(14)가 좌측방향(반시계방향)으로 회전되어 후방 로터(60)에 의해 발생된 수직방향의 바람이 수직꼬리날개(14)에 부딪혀서 그에 대한 반작용으로 기체(10)는 우회전하게 된다.
이와 반대로 비행중 운전자나 리모콘 컨트롤러의 조작자가 좌측(반시계방향)으로 회전하기 위하여 조종핸들(11)을 좌측방향(반시계방향)으로 돌리면, 수직꼬리날개(14)가 우측방향(시계방향)으로 회전되고, 후방 로터(60)에 의해 발생된 수직방향의 바람이 수직꼬리날개(14)에 부딪혀서 그에 대한 반작용으로 기체(10)는 좌회전하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 따른 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기를 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 명세서에 상세히 설명된 실시예와 도면에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기는 기체의 외측 상단에 자세안정용 추가 설치되어 저/고속 운행시 기체의 운행안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 좌측 수평로드와 중앙 수평로드 사이 및 중앙 수평로드와 우측 수평로드 사이에 힌지를 결합하여 회동가능하게 구성하므로, 크지 않은 공간을 갖고 있는 보관장소에도 보관할 수 있는 이점이 있다.
또한, 한 쌍의 수직꼬리날개 사이에 링크를 연결하여 동시에 좌우방향으로 회동할 수 있도록 구성하여 유연한 좌우 선회비행을 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기체의 상부에 전후 회동 가능하게 설치되는 수평로드를 이용해 기체의 양측으로 로터조립체를 각각 배치하고 각 로터조립체의 로터 피치를 각각 조정할 수 있게 구성되어, 수평로드를 전후로 회동시킴으로써 간편하게 기체를 전후진시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 내부에 조종핸들이 설치되고, 상부에 동력발생장치가 내설된 기체(機體)와;
    상기 기체의 상부에 좌우방향으로 수평하게 설치되는 수평로드와;
    상기 수평로드의 양단부에 수직으로 장착되는 샤프트와, 상기 샤프트의 상단부에 장착되는 로터헤드와, 상기 로터헤드의 양단부에 회전가능하게 장착되는 좌/우측 로터와, 상기 좌/우측 로터의 피치를 조정하는 피치조정장치로 구성된 좌/우측 로터조립체와;
    상기 동력발생장치와 샤프트를 동력적으로 연결하여 상기 동력발생장치의 동력을 상기 좌/우측 로터에 전달하는 제 1동력전달장치와;
    상기 기체의 내부에 전후방향으로 수평하게 설치되고, 상기 제 1동력전달장치와 동력적으로 연결된 제 2동력전달장치와;
    상기 기체의 상부에 설치되고, 상기 제 2동력전달장치에 의하여 상기 동력발생장치의 동력을 전달받아 상기 기체에 수평하게 회전하는 후방 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체의 상단부 외측에는 자세안정용 추가 돌출되게 설치된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기체의 후방 좌우측면에는 상기 조종핸들과 연결된 구동수단에 의하여 좌우방향으로 회동하는 한 쌍의 수직꼬리날개가 설치된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직꼬리날개는 후방측이 링크결합되어, 상기 구동수단에 의하여 동일 방향으로 동시에 회동되는 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 구동수단은 링크인 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평로드는 상기 기체의 상부를 관통하는 중앙 수평로드와;
    상기 중앙 수평로드의 좌측끝단에 힌지결합되어 상기 기체의 후방측으로 회동가능한 좌측 수평로드와;
    상기 중앙 수평로드의 우측끝단에 힌지결합되어 상기 기체의 후방측으로 회동가능한 우측 수평로드;로 구성된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 좌측 수평로드와 우측 수평로드에는 고정홀이 형성된 고정판이 각각 형성되고, 상기 기체의 좌우측면에는 상기 좌/우측 수평로드가 기체의 후방측으로 회동되었을 때 서로 겹쳐질 수 있도록 고정판이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 피치조정장치는 상기 샤프트의 외측에 승강 가능하게 설치되는 승강플레이트와;
    상기 승강플레이트에 회전 가능하게 장착되는 슬라이딩암과;
    하부는 상기 슬라이딩암의 양측에 회동 가능하게 장착되며, 상부는 상기 좌/ 우측 로터의 외측에 회동 가능하게 장착되는 한 쌍의 링크와;
    일단은 상기 슬라이딩암의 외측에 회동 가능하게 결합되고 타단은 상기 조종핸들에 연결된 연결로드에 회동 가능하게 결합되는 승강레버;로 구성된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1동력전달장치는 상기 동력발생장치에 축 결합되는 구동기어와;
    상기 좌/우측 로터조립체의 각 샤프트 외측에 장착되는 종동기어와;
    상기 수평로드에 내장되고, 양단부에 상기 각 종동기어에 직교되게 맞물리는 동기기어가 각각 장착되며, 중심부에 상기 구동기어와 맞물리는 감속기어가 장착된 동기로드;로 구성된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2동력전달장치는 상기 감속기어와 치합되어 회전하는 제 1피동기어와;
    상기 제 1피동기어에 일체로 형성된 제 2피동기어와;
    상기 제 2피동기어와 치합되어 회전하는 전방로드기어와;
    상기 전방로드기어와 일체로 형성되고, 상기 기체의 내부에 전후방향으로 수 평하게 설치된 로드와;
    상기 로드의 후단에 일체로 형성된 후방로드기어와;
    상기 후방로드기어에 치합되어 회전하고, 상부에 후방 로터가 설치되는 로터기어;로 구성된 것을 특징으로 하는 세 쌍의 로터를 가진 수직이착륙기.
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