KR20110069721A - 진동 댐퍼 기구, 캐리어 구조체를 포함하는 항공기 및 이러한 기구를 구비한 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐리어 구조체(106)에 고정된 회전자(100)의 진동 모드를 갖는 상기 캐리어 구조체(106)의 진동 모드와 커플링되는 것을 방지하기 위한 진동 댐핑 기구를 제공한다. 상기 기구는 상기 회전자(100)에 결합되기에 적절한 지지체(3)와, 물체(5)를 상기 지지체(3) 상에서 운동하도록 장착하기 위한 이동 장착 수단(6)을 거쳐 상기 지지체(3)에 지지되는 물체(5)를 포함하는 적어도 하나의 공진기(1)를 구비하고, 상기 기구(90)는 상기 공진기(1)를 댐핑하기 위한 댐퍼 수단(8)을 포함하고, 상기 수단은 상기 공진기(1)와 상기 지지체(3) 상의 결합 부재(9) 사이에 개재되어 있다.

Description

진동 댐퍼 기구, 캐리어 구조체를 포함하는 항공기 및 이러한 기구를 구비한 회전자{A vibration damper mechanism, and a flying machine including a carrier structure and a rotor provided with such a mechanism}

본 발명은 항공기의 프로펠러 또는 회전익 항공기, 즉 헬리콥터의 회전자와 같은 회전자에 연결되는 캐리어 구조체를 가진 항공기의 장비 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 캐리어 구조체의 진동 모드와, 회전자의 진공 모드 사이의 커플링에서 나오는 공기 탄성의 불규칙도에 의해 유도되는 진동을 완충하기 위한 기구에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 기구와 이러한 기구를 구비한 항공기를 제공한다.

항공기는 승강 및 추진을 제공하기 위하여 회전자가 구비된 회전익 항공기 또는 프로펠러가 구비된 항공기의 캐리어 구조체에 연결된 회전자를 가진 항공기를 포함한다.

통상적으로, 회전자는 허브에 고정된 회전자 매스트를 구비하고, 허브는 복수의 방사 방향으로 분포되어 있는 블레이드를 구비한다.

또한, 캐리어 구조체는 회전자를 회전 구동하기에 적절하게 배열된 엔진 수단을 가진 종종 "동체"라 불리는 항공기 프레임을 구비한다. 또한, 캐리어 구조체는 회전자를 항공기 프레임에 고정할 수 있는 회전자 장착 구조체를 포함한다.

이러한 장착 구조체는 기계적인 전동 수단과 상기 기계적인 전동 수단을 항공기 프레임에 고정하기 위한 결합 요소를 통상적으로 포함한다. 예를 들면, "파이론"이라 공지된 회전익 항공기의 장착 구조체는 동력을 전동하기 위한 주 기어박스와 상기 주 기어박스를, 예를 들면 서스펜션 바아와 같은 항공기 프레임에 고정하기 위한 수단을 포함한다.

캐리어 구조체의 엔진 수단은 장착 구조체의 기어박스 수단을 거쳐 회전자를 구동한다.

캐리어 구조체 및 회전자 각각은 항공기의 전진 속도에 대하여 나오는 강제되는 여기력을 받게 된다.

헬리콥터의 승강 및 추진 회전자, 즉 회전자의 다이나믹 여기는 회전자가 받는 공기 역학적 부하로부터 나오며, 이들 공기 역학적 부하는 회전자 허브의 일반 평면에서 작용하는 동일 평면 상의 힘으로써 고정축을 따라 흡수되고, 상기 평면은 회전자의 회전축에 수직이고, 축방향력은 회전자의 회전축을 따라 작용하고, 회전자의 회전축에 수직인 평면에서 작용하는 동일 평면상의 모멘트는 회전자 허브의 회전 모멘트에 접선 방향으로 작용한다. 캐리어 구조체의 항공기 프레임에 결합된 "고정"된 축을 따른 이러한 진동의 주파수는 kbΩ의 곱과 동일하고, "Ω"는 회전자의 회전 속도를 나타내고, "b"는 블레이드의 수를 나타내고, "k"는 양의 정수를 나타낸다. 넘버 "k"에 대응하는 기본 주파수는 일관성 있게 동일하다. 이들 여기는 회전자로부터 파이런을 거쳐 구조체에 전달된다.

유사하게는, 캐리어 구조체는 강제 여기를 받는다. 예를 들면, 헬리콥터 항공기 프레임의 테일 붐은 주 승강 및 추진 회전자로부터 나오는 와류의 공기류에 의해 직접적으로 여기된다.

회전자가 부착된 항공기는 일반적으로 이러한 진동을 연속적으로 완화하도록 구조적으로 형성되어 있다.

결국, 회전자 또는 구조체에 대부분 문제를 일으키는 주파수에 다이나믹 힘을 필터링 하기 위하여 종종 공진기라 불리우는 내진동 시스템을 장착하는 것은 통상적인 일이며 승객의 안락의 관점과 요소의 파괴의 회피를 하는데 필요한 관점에서 진동 피로를 받게 된다. 이러한 반진동 시스템은 회전자의 회전 속도의 하나의 조화로 공진된다.

이러한 조건하에서, FR 2 808 256호(유로꼽테르 프랑스)에 물체가 회전자 헤드의 허브에 수직으로 장착된 추형식의 공진기가 개시되어 있다. 이러한 추형식의 공진기는 회전자의 평면 내에서 축을 따라 작용하는 회전하는 회전자 헤드에 의해 유도되는 강제 진동에 대향하도록 작용한다. 진동을 여과시키기 위하여 이러한 추형식의 공진기에 대하여 필요한 강도는 회전자의 회전에 따른 원심력 필드에 의해 제공된다. 이러한 회전은 회전자의 회전 속도(Ω)의 곱으로 어떤 주파수에 화상 운동을 수행하도록 힌지에 관하여 추형식의 물체를 구동시킨다. 이러한 추형 공진기의 구조체는 회전자 헤드 내에서 용이하게 결합되도록 한다.

그럼에도 불구하고, 이러한 추형식의 공진기는 주어진 하나의 주파수에 대해서는 유효하다. 이러한 추형식의 공진기는 캐리어 구조체의 상부에 위치하는 회전자 헤드에 결합되도록 배열되고, 회전자는 승강과 또한 추진을 제공하고, 이들은 캐리어 구조체에 대하여 물체와 여기 주파수에 관한 특정한 특징을 취하지 않는다.

공진기의 효과는 주어진 공진 주파수에서 비공진을 생성하여 진동을 부드럽게 하는 것이다. 따라서, 공진기는 비공진 주파수의 어느 한 측에 위치하는 각각의 두 개의 주파수에 대하여 두 개의 새로운 공진(또는 진동 모드)을 만들어낸다. 이들 두 모드에 의해 형성되는 주파수 범위는 비교적 좁다. 그럼에도 불구하고, 공진기에 의해 생성되는 진동의 이들 두 모드는 필터링된 주어진 주파수로부터 두 공명이 다르게 되어 정상적으로 다루기 힘들지는 않다.

US 5 934 424호는 모터의 조력으로 물체를 운동시키고, 상기 모터는 측정 센서로부터 나오는 정보의 함수로서 상기 물체를 운동시킨다. 그러므로 상기 특허 문서는 자체 적응 시스템 대신에 제어되는 추의 존재를 개시한다.

진동 완충 기구는 캐리어 구조체의 강제 여기의 결과인 진동을 완충한다고 공지되어 있다. FR 2 784 350호(유로꼽테르 프랑스)는 주어진 주파수를 필터링하기 위하여 캐리어 구조체의 테일에서 실행되도록 배열된 완충 공진기를 개시한다.

강제 여기에 부가하여, 다른 진동 현상은 주요한 문제점들을 방생시킨다.

특히 항공 분야에 있어서, 문제는 비행하는 항공기에 대하여 공기 탄성 불안정도에 의해 유도되는 진동 현상을 감쇠하는 데 있다. 예를 들면, 이러한 공기 탄성 불안정도는 캐리어 구조체의 진동 모드와 고정익 타입의 구조체(항공기 날개) 또는 회전익 타입의 구조체(회전익 항공기 또는 항공기의 프로펠러) 둘레에서 이동하는 공기의 기류 사이에서의 커플링의 결과로 나올 수 있다. 이들 불안정도는 본 기술 분야에서 숙달된 자들에게 일반적으로 용어 "플러터"라고 공지되어 있다.

다른 공기 탄성 불안정도는 회전자를 지지하는 캐리어 구조체의 진동 모드와 블레이드가 결합된 회전자의 진동 모드 사이의 커플링을 지시하는 "소용돌이 플러터"라고 공지된 불안정도에 대응한다.

"플러터", "소용돌이 플러터"의 이들 현상은 제한 사이클 진동 또는 기계적 부품을 파손 또는 구조적 요소의 파괴로 이어지는 수렴 진동으로 특징지어진다. 그러므로, 이들 현상들은 임계 속도(전진 속도, 회전자의 회전 속도)가 비행 전개의 한계치 밖에 오도록 보장하기 위하여 항공기의 설계에서 본질적으로 취해진다.

특히, 소용돌이 플러터에서, 제작자는 회전자 모드와 캐리어 구조체 모드가 결합되지 않도록 해야 하며 이에 따라, 이들 두 조립체는 상호양립가능하다. 일반적으로, 이는 공진 주파수와 여러 조립체의 모드의 각각의 댐퍼 들을 적절하게 배치하여 이룰 수 있다.

그럼에도 불구하고, 이러한 현상은 항공기를 개발하는 동안에 나타나기 때문에 캐리어 구조체 또는 회전자의 모델 특성을 추후에 수정하기는 곤란하다. 더욱이, 제조자는 불안정성에 직면할 때, 항공기의 거동에 영향을 줄 수도 있는, 사용자의 특정한 요구 사항을 만족시키기 위하여 현존하는 항공기를 개조할 수도 있다.

상기 설명한 것에서 일어날 수 있는 이들 현상을 해결하기 위하여, 제작자는 강제 여기를 필터링하나 커플링에서는 필터링하지 못하는 상기한 바와 같은 공진기를 사용할 수 없다. 이러한 상황하에서, 제작자는 종종 개조가 원가뿐만 아니라 중량면에서 무시할 정도라면 캐리어 구조체의 개조를 결정한다. 또한, 물론 현존하는 항공기를 개조하는 것은 곤할 수도 있다.

본 발명의 목적은 현존하는 항공기에 용이하게 실시할 수 있으며 단순하며 값이 비싸지 않은, 항공기의 회전자 및 캐리어 구조체의 진동 모드들 사이에서 커플링 현상과 대항할 수 있는 대안을 제공하는 데 있다. 그 원리는 불안정한 커플링을 포함하여 진동의 모드를 댐핑하는 데 있다.

본 발명에 따라서, 구조체에 고정된 회전자의 진동 모드와 캐리어 구조체의 진동 모드의 커플링을 방지하기 위하여 진동을 댐핑하는 기구를 회전자에 고정되기에 적절한 지지체와, 지지체 상에서 운동하기 위한 물체를 장착하기 위한 이동 장착 수단을 거쳐 지지체에 의해 운동되는 물체를 포함하는 적어도 하나의 공진기를 구비하고, 상기 기구는 공진기와 상기 지지체 상의 결합 부재 사이에 개재되어 있는 공진기를 댐핑하기 위한 댐퍼 수단을 포함한다.

그러므로, 수동적인 기구는 수동적인 이동 장착 수단과 수동적인 댐퍼 수단을 구비한다. 상기 기구는 처리될, 캐리어 구조체의 진동의 공진 모드의 공진 주파수의 함수로서 조정된다.

그러므로, 상기 기구는 자체 적용가능하며 물체를 이동시키기 위한 제어 수단이나 센서의 설치가 필요치 않다.

댐퍼 수단은 이러한 고려하에서 몸체 운동의 4분의 1의 국면에 힘을 제공하며 이에 의해 진동의 진폭을 제한하는 데 효과를 가진다. 마찰을 발생시키는 수단은 마찰이 하나의 몸체가 일정 힘의 임계치에 대하여 이동하는 것을 방지하는 경우에 완전히 다른 효과를 가진다.

그러므로, 본 발명의 방법은 공진기 자체의 모든 부품뿐만이니라 상기 공진기에 결합된 댐퍼 수단의 모든 부품의 결합체라는 일반적인 용어로 사용된다. 댐퍼 수단은 항공기의 캐리어 구조체에 특정한 특성의 함수로서 규격이 정해지고 그 질량과 여기 주파수의 함수로서 규격이 정해진다. 회전자는 댐퍼 수단을 개재하기 위한 캐리어 구조체와 공진기 사이에서의 인터페이스로서 사용되고 공진기에 특정한 부재는 회전자에 댐퍼 수단을 설치하기 위한 최소한의 부품으로 사용되고 이에 의해 가능한한 기구의 크기와 질량을 감소시키는 데 유리하다. 전체 기구는 하모닉(조화) 진동 및/또는 공기 탄성 불안정도에 가능한 근접하게 위치되고 이에 의해 성능이 증가된다. 공진기와 댐퍼 수단은 구조적으로 별개이며, 댐퍼 수단은 이전에 설치된 공진기와 독립적으로 항공기에 용이하게 설치할 수 있다. 댐퍼 수단의 설치는 캐리어 구조체 자체를 변경하지 않아도 되나 요구에 따라 선택적으로 설치할 수도 있다.

본 기구의 효과는 종래의 추형식의 공진기와 같이 반공진 진동을 생성하지 않고 넓은 주파수대에 걸쳐 진동을 댐핑한다.

제공되는 댐핑은 기구에 결합된 회전자를 지지하는 캐리어 구조체의 진동 모드를 변경하도록 작용하고, 이 때문에, 커플링 파괴의 방지는 회전자의 진동 모드와 상기 회전자를 지지하는 구조체의 진동 모드 사이에서 생성된다.

또한, 회전자의 조화 중의 하나를 취급하는 추형식의 공진기와 결합되는 기구를 볼 수도 있다.

이동 장착 수단은 물체당 하나의 힌지 아암과, 힌지 아암을 거쳐 상기 기구의 지지체에 의해 추형태로 지지되는 물체를 구비하는 추형태인 것이 바람직한 공진기를 구비한다. 더욱 상세하게는, 상기 물체는 관련되어 있는 상기 지지체의 유사한 부재 또는 브랜치에 지지된다. 이러한 브랜치는 회전축에 대하여 대각선으로 일반 평면에서 허브의 회전축에서 떨어져 방사 방향으로 연장된 부재에 의해 구성된다.

이러한 힌지 결합되는 장치는 아암의 물체의 이동 장착 수단과 댐퍼 수단을 결합하는 데 사용되기에 용이하게 만들어진다. 힌지 아암은 공진기의 질량의 추형식의 이동성을 부여하는 부재일 뿐만 아니라 지지체에 지지된 공진기의 댐퍼 수단을 거치는 부재일 수도 있다. 기구의 조직화는 필요와, 진동으로부터 보호되는 캐리어 구조의 특정 특성 또는 항공기의 타입에 따라서 모든 타입의 댐퍼 수단을 사용하기에 용이하게 만들어진다.

특히, 공진기는 회전자가 받는 강제 여기화에 의해 유도되는 좁은 제 1 주파수 범위에 걸쳐 대응하는 진동에 적절한 수단을 구비한다. 공진기와 결합되는 댐퍼 수단은 상기 좁은 제 1 주파수 범위보다 넓은 제 2 주파수 범위에서 불안정성으로부터 나오는 진동에 대응하기 적절하고 진동을 댐핑하는 데 관찰되는 불완전 함수 및/또는 항공기의 캐리어 구조체의 특성의 함수로서 채용되고 공기 기계적 불안정성(플러터...)에 대응하기에 모두 적절하다.

여러 실시예에 있어서, 결합 부재는 지지체의 고정 부재 또는 가동 부재일 수도 있다. 특히, 허브를 포함하는 결합 부재는 상기 지지체의 일부를 형성하는 유사 부재 또는 브랜치와 같은 고정 부재가 적절하거나 공진기와 같은 가동 부재일 수도 있고, 상기 댐퍼 수단은 두 개의 인접한 공진기와 결합되어 개재되어 있고, 특히 힌지 아암을 각각 포함한다.

또한, 물체는 적어도 하나의 선회 축에 관하여 자유로이 허브에 추형식으로 지지되어 있다. 이러한 선회 축은 허브의 회전축에 평행 및/또는 수직으로 동일하게 대향될 수도 있다. 예를 들면, 물체의 이동 장착 수단의 아암은 평면에서 힘의 발생에 의해 회전자 헤드의 일반 평면 내에서 특히 가압 진동을 댐핑하기 위하여 회전자 헤드의 회전축에 평행하게 연장된 축에 대하여 선회되도록 지지체 상에 힌지 결합되어 있다.

힌지 아암은 적어도 하나의 변곡 영역에서 그 단부들 사이에 레버 아암이 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 변곡 영역은 레버 아암을 크랭크 형상으로 배열 또는 T자 형상으로 배열하여 형성될 수도 있다. 힌지 아암은 그 단부들 사이의 허브와, 그 단부들 중의 하나에서 댐퍼 수단과, 특히 지지체의 회전축에 인접한 단부에 힌지 결합된다. 힌지 아암은 물체가 회전자 헤드의 회전축으로부터 가능한 멀리 위치하도록 다른 단부에 물체를 지지한다.

댐퍼 수단은 올레오(oleo) 지주 또는 큰 손실 각도를 가진 탄성 중합체로 형성된 부재를 사용하는 탄성체와 같은 기계적인 변형 타입의 것일 수도 있다.

그러므로, 댐퍼 수단은 유압식, 공압식, 탄성식 또는 자석 타입 일수도 있고 물체가 조금 이동하는 것을 허용하도록 기계적인 마찰 수단을 포함하지 않는다.

댐퍼 수단은 장시간에 걸쳐 일정하게 유지되는 댐핑 계수를 가지는 것이 바람직하고, 상수는 진동의 진폭과 온도의 함수이고, 이 때문에 물체의 회전 속도에 비례적인 힘이 생성된다.

마찰 기구는 물체가 상기한 일정한 힘 수준 이상만 이동시킬 수 있기 때문에 적절히 작용하지 않을 수도 있다. 이는 내진동 시스템이 낮은 수준의 여기를 차단하는 것을 의미하고: 이 때문에 구조체의 위험은 내진동 시스템이 큰 진폭의 진동에만 기능을 하도록 제한된 사이클 반응 특성을 가진다.

변형예에 있어서, 공진기는 지지체의 제 1 브랜치를 이동시키기 위하여 장착된다. 댐퍼 수단은 공진기의 이동 장착 수단과 상기 제 1 브랜치에 이웃하고 상기 결합 부재를 구성하는 허브의 제 2 브랜치 사이에 개재된다.

다른 하나의 변형예에 있어서, 복수의 공진기는 지지체에 이동가능하게 장착된다. 댐퍼 수단은 댐퍼 수단이 결합되는 두 개의 인접한 공진기의 이동 장착 수단들 사이에 개재된다.

공진기와 지지체에 각각 결합된 마그네틱 부재로 구성되는 전자기 타입의 것일 수도 있다. 특히, 자기 부재 중의 하나는 적어도 하나의 자기 요소에 결합된 케이지로서 배열되고 상기 케이지는 다른 자기 부재의 적어도 일부를 형성하는 몸체를 내장한다.

하나의 실시예에 있어서, 공진기는 지지체의 회전축에 대하여 평행한 축에 대하여 힌지 아암을 거쳐 지지체에서 선회되도록 장착된다.

변형예에 있어서, 케이지는 추형식의 공진기가 장착된 허브의 브랜치에 의해 지지되고, 상기 케이지는 추형식의 공진기가 움직이는 일반 평면에 대하여 축방향으로 편위되도록 위치되어 있다. 몸체는 구동 크랭크를 거쳐 추형식의 공진기에 연결되어 있다.

다른 하나의 변형예에 있어서, 케이지는 추형식의 공진기가 장착되어 있는 지지체의 브랜치에 의해 지지되어 있다. 상기 케이지에 결합되어 있는 적어도 하나의 자석 요소는 공진기가 이동하는 일반 평면에 대하여 축방향으로 편위되어 위치되어 있고, 상기 몸체는 추형식의 공진기의 물체의 적어도 일부를 구성한다.

다른 하나의 변형예에 있어서, 케이지는 추형식의 공진기의 힌지 아암에 의해 지지된다. 몸체는 추형식의 공진기의 물체의 적어도 일부분을 구성하고, 지지체의 결합 부재에 대하여 다른 단부에 힌지 결합되는 나머지 연결 로드의 단부에 접선 방향으로 힌지결합된다. 전자기 수단의 사용은 전자기 수단의 크기와 중량은 자석 부재 중의 하나를 형성하도록 추형식의 공진기의 질량에 기초하여 작은 것이 바람직하고 운동하는 부분 사이의 마찰을 회피해 줄 수 있다.

본 발명의 기구의 적용은 캐리어 구조체의 상부에 설치하기 위하여 회전자에 결합되고, 특히 회전익 항공기, 특히 헬리콥터에 적용된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 기구는 항공기의 모든 회전자 헤드에 적용할 수 있다.

이러한 문맥에 있어서, 본 발명은 회전자와, 항공기 프레임을 포함하는 캐리어 구조체와 상기 회전자를 상기 항공기 프레임에 장착하기 위한 장착 구조체를 가진 항공기를 또한 제공한다. 이러한 항공기는 회전자가, 회전자의 진동 모드를 결합하는 캐리어 구조체의 진동 모드를 방지하기 위하여 상기한 바와 같이 본 발명의 진동 댐퍼 기구를 포함한다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 항공기를 도시한 도면이다.
도 2는 공진기 내에 포함된 추형식의 물체를 움직이게 하여 취해지는 각각의 여러 위치를 도시하는 다이어그램 도 2a, 도 2b, 도 2c를 포함하는 회전자 헤드에 힌지 추형식의 공진기를 구비한 회전자 헤드를 도시한다.
도 3 및 도 4는 회전자 헤드의 회전축에 대각선인 평면에서 본 각각의 다른 실시예에서의 본 발명의 기구에 부착된 회전자 헤드를 도시한 도면이다.
도 5는 다른 실시예로서 본 발명의 기구가 부착된 회전자 헤드의 축방향 섹션의 부분도이다.
도 6은 회전자 헤드의 회전축에 대각선 평면에서 본 다른 실시에에서 본 발명의 기구가 부착된 회전자 헤드의 다이어그램이다.
도 7 및 도 8은 회전자 헤드의 회전축에 대하여 평행한 평면 및 대각선 평면에서 본 다른 하나의 실시예로서 본 발명의 기구가 부착된 회전자 헤드의 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 항공기(110)는 캐리어 구조체(106)에 의해 지지되는 회전자(100)를 구비한다.

캐리어 구조체(106)는 회전자(100)를 지지하고 전동 수단을 포함하는 장착 구조체(104)와 함께 장착되는 터빈 엔진 타입의 엔진 수단과 승객을 수용하기에 적절한 항공기 프레임(105)을 가진다. 전동 수단은 또한 엔진 수단에 연결된다.

예를 들면, 헬리콥터에서, 장착 구조체(104)는 서스펜션 바아 타입의 체결 부재에 의해 항공기 프레임(105)에 결합되어 있는 주 기어박스를 포함한다.

그런 다음에, 회전자(100)는 첫째로, 장착 구조체(104)와 결합되고, 둘째로 회전자(100)의 허브(102)와 결합된 회전자 마스트(103)를 구비한다. 적어도 두 개의 블레이드(101)는 허브(102) 둘레에 방사방향으로 분포된다.

본 발명에 따라서, 기구(9)는 캐리어 구조체의 진동 모드와 회전자의 진동 모드 사이에서 커플링의 생성을 회피하기 위하여 회전자(100) 상에 배열된다. 기구(90)는 허브(102)에 결합된 지지체를 구비한다. 이러한 상황하에서, 기구(90)는 회전자의 회전축(A1)에 대하여 회전된다.

도 2에 있어서, 도 2a, 도 2b, 도 2c는 추형식의 공진기(1)가 어떻게 작동하는지를 도시하고, 상기 공진기는, 특히 회전익 항공기 분야에서 사용되는 허브(102)에 구비된 회전자(100)를 가지는 항공기 분야에서 사용되는 공지된 타입이다. 이러한 항공기는 승강 및 추력을 제공하는 엔진 수단에 결합된 캐리어 구조체(106)와 결합되고, 회전자(100)는 엔진 수단에 결합되도록 설계된다. 캐리어 구조체는 공기 탄성 불안정성에 대하며 및/또는 회전하는 회전자(100)의 조화 진동에 따라 진동 스트레스를 받는다.

조화 진동을 받는 이들 진동 스트레스는 회전자(100)에 힘을 주는 진동을 발생시킨다.

이들 힘은:

*) 회전자 헤드의 회전축(A1)을 따라 축방향으로,

*) 회전자 헤드의 일반 평면 내에서,

*) 회전자 헤드의 회전 진로에 접선 방향으로 대향되고, 이 때문에 토크가 발생된다.

진동 스트레스는 수렴 진동 현상에 따라서 구조체의 공기 탄성 불안정성으로 유도된다. 이들 스트레스를 상쇄하기 위하여, 회전자 헤드는 브랜치(4)를 가진 지지체(3)를 구비하고 각각의 지지체는 추형식의 공진기(1)를 구비한다. 각각의 추형식의 공진기(1)는 관련되는 브랜치(4)에 힌지 결합되고 아암(6)에 의해 추와 함께 지지되는 물체(5)를 구비한다. 도시된 예에 있어서, 상기 물체(5)는 운동하는 브랜치(4)에 추형식으로 힌지 결합되어 있다.

추형식의 공진기(1)는 회전자(100)가 특별히 받는 진동을 댐핑하기 위하여 허브(3)에 의해 지지된다. 도 2a 및 도 2b에 있어서, 추형태의 물체(5)는 회전축(A1)에 대각선으로 각각의 선회축(A2)에 대하여 지지체(3)를 힌지 결합하고 이 때문에 이들은 평면(P)의 외측에서 작용하는 지지체(3)의 일반 평면(P)에 대하여 이동가능하다. 도 2a에 있어서, 추형태의 물체(5)는 평면(P)의 외측으로 축방향 힘을 발생시키고, 도 2b에 있어서, 추형태의 물체(5)는 평면(P)의 외측으로 모멘트를 발생시킨다. 도 2c에 있어서, 추형태의 물체(5)는 회전자(100)의 회전축(A1)에 평행한 각각의 선회축(A2)에 대하여 지지체(3)에 힌지 결합되고, 추형태의 물체(5)는 지지체(3)의 일반 평면(P) 내에서 힘을 발생시킨다.

이러한 추형태의 공진기(1)는 회전자의 화합 진동과 관련된 진동 주파수를 취급하기에 적절하나, 이들은 캐리어 구조체, 즉 헬리콥터에 있어서, 특히 질량과 여기 주파수에 대하여 동체의 특성을 고려하지 않는다. 이러한 추형식의 공진기는 회전자에 대하여 동기되는 주파수를 취급하기에는 적절하지 않다. 부가적인 수단을 사용하여 매우 낮은 레벨에서 댐핑을 제공하는 것으로 충분하다는 것을 알아야 한다.

도 3 내지 도 8에 있어서, 회전자(100)는 지지체(3)와 관련되는 기구(90)를 체결하기 위한 적어도 하나의 브랜치(4)를 가진 것으로 도시되어 있다. 허브(3)의 각각의 브랜치(4)는 회전을 받는 회전자(100)의 조화 진동을 댐핑하기 위하여 도 2에 도시된 형식의 추형식의 공진기(1)와 함께 자유 단부에 결합되어 있다. 진동 필터링을 개선하고 회전자를 지지하는 구조체의 진동 모드와 커플링된 회전자의 진동 모드를 방지하기 위하여, 기구(90)는 각각의 물체(5)의 추형식의 운동을 댐핑하기 위하여 댐핑 수단(8)과 결합된다. 이들 댐퍼 수단(8)은 문제의 캐리어 구조체(106)에 특정한 특징, 특히 질량과 여기 주파수를 취한다. 그러므로, 본 목적은 동체 또는 날개 표면의 댐핑 계수를 양적으로 증가시키는 데 있다.

특히, 회전자(100)는 관련된 추형식의 공진기(1)의 진동을 댐핑하기 위하여 기구(90)가 결합되고 각각은 추형식의 공진기(1)의 운동을 댐핑하기 위한 댐핑 수단(8)을 가지고 허브(3) 상에서 이동하도록 물체(5)를 장착하기 위한 이동 장착 수단의 힌지 아암(6)에 의해 지지된다.

이들 댐퍼 수단(8)은 회전자 헤드(2)의 지지체(3)를 결합하기 위한 결합 부재(9)와 대응하는 추형식의 공진기(1) 사이에 개재되고, 캐리어 구조체에 특정 특성의 함수로서 이들의 효과를 거두기 위하여 각각의 추형식의 공진기(1)와 관련된다. 이러한 댐퍼 수단(8)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 기계적 또는 탄성 변형 타입의 것이거나, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같은 지지체(3)와 물체(5)와 각각 관련된 협동 작용을 수행하는 자석 부재의 전자기 형식의 것일 수도 있다.

본 발명의 진동 댐퍼 기구(90)는 소형이며 중량이 감소되었으며, 이는 댐퍼 수단(8)을 설치하기 위한 현존하는 지지체(3)의 부재를 사용, 특히 추형식의 공진기(1)와 또한 힌지 아암(6) 및/또는 물체(8)와 이들이 구비하는 요소를 사용할 수 있다. 댐퍼 수단(8)의 설치 및 조정은 선택적으로 할 수 있거나 사용에서 관찰되는 캐리어 구조체의 필요 사항이나 불안정성의 함수로서 현존하는 항공기에서 실시될 수 있다. 이러한 설치는 현존하는 회전자(100) 및/또는 현존하는 캐리어 구조체의 주요한 구조적 변경을 하지 않고도 실시할 수 있고, 댐퍼 수단(8)은 기구가 설치될 항공기의 형식에 따라 및/또는 필요 사항에 따라 용이하게 선택되고 설치될 수 있다.

도 3 및 도 4에 있어서, 회전자 헤드(2)는 구비된 지지체(3)의 일반 평면 내에 도시되어 있다. 지지체(3)는 주조로 형성될 수 있는 단일편 유니트를 형성하기 위하여 지지체(3)와 협동하는 5개의 방사방향으로 분포된 브랜치(4)를 가진다. 추형식의 공진기(1)는 힌지 아암(6)을 거쳐 브랜치(4)의 자유 단부에 설치된다. 이들 아암(6)은 지지체(3)의 회전축(A1)에 대하여 평행한 선회축(A2)에 대하여 관련된 브랜치(4)에 대하여 그들의 단부들 사이에 힌지 결합된다. 각각의 공진기(1)에 대하여, 물체(5)와 이들과 관련된 댐퍼 수단(6)은 대응하는 힌지 아암(6)의 각각의 단부에 장착된다. 도시된 실시예에 있어서, 댐퍼 수단(8)은 올레오 지주에 의해 형성된다, 힌지 아암(6)은 레버 아암과 함께 배열되는 것이 바람직하고, 이에 의해 추형식의 물체(5)에 의해 제공되는 효과는 커진다. 이러한 증가는 전체 크기를 감소시키고 기구의 중량을 감소시키며, 이에 부가하여, 작동은 도 3에 도시된 바와 같이 인접한 공진기(1)와 관련된 두 개의 댐퍼 수단(8) 사이에 관련되는 것이 바람직하다.

특히, 도 3에 도시된 변형예에 있어서, 힌지 아암(6)은 T자 형상의 것이고, 이와 관련된 댐퍼 수단(8)은 추형식의 공진기(1)의 힌지 아암(6)의 T자 형상의 다리의 하나와 연속적으로 각각 결합되고 힌지 아암(6)의 다른 다리는 인접한 추형식의 공진기(1)의 일부를 형성한다. 본 변형예에 있어서, 주어진 추형식의 공진기(1)의 힌지 아암(6)은 상기 주어진 추형식의 공진기(1)에 인접한 추형식의 공진기(1)로부터 나오는 댐퍼 수단(8)을 결합하기 위한 결합 부재(9)이다.

단일 댐퍼 수단(8)은 추형식의 공진기(1)에 이에 뒤따르는 추형식의 공진기(1)에 연속적으로 접속되는 다른 하나의 댐퍼 수단(8)과 협동하여 두 개의 인접한 추형식의 공진기(1)에 의해 접속되어 사용된다.

도 4에 도시된 변형예에 있어서, 힌지 아암(6)은 이들의 각도 영역에서 지지체(3)에 각도 대향되어 힌지 결합되어 있는 레버 아암과 같이 배열되어 있다. 추형식의 공진기(1)와 결합된 댐퍼 수단(8)의 단부 중의 하나는 대응하는 힌지 아암(6)과 일정 각도를 가진 자유 단부에 힌지 결합되고 그 외측 단부는 상기 추형식의 공진기(1)를 지지하는 브랜치에 인접한 브랜치(4)에서 상기 지지체(3)에 결합된다. 변형예에 있어서, 주어진 추형식의 공진기(1)를 지지하는 각각의 브랜치(4)는 상기 주어진 추형식의 공진기(1)에 인접한 추형식의 공진기(1)로부터 나오는 댐퍼 수단(8)을 결합하기 위한 결합 부재(9)를 구성한다.

도 5에 있어서, 부분적으로 도시된 회전자(100)는 본 발명의 기구(90)의 실시예를 도시한다. 지지체(3)는 지지체(3)의 회전축(A1)에 평행한 선회축(A2)에 대하여 힌지 결합되는 아암(6)을 가진 추형식의 공진기(1)를 지지한다. 댐퍼 수단(8)은 전자기 형식의 것이고 이들은 두 개의 협동하는 자기 부재(10, 11)와 결합되고, 이들 중에 하나는 그 내부에 위치하는 다른 자기 부재를 형성하는 몸체(11)를 가진 케이지(10)로서 배열된다. 몸체(11)는 저항기를 통하여 오픈 써킷 코일 또는 쇼트 회로 코일과 같은 전자기 요소(12)와 결합된 자석 물체와 케이지(10)에 의해 형성되고, 이 때문에 힌지 아암(6)의 선회 운동의 순간 댐핑을 얻게 된다. 댐퍼 수단(8)은 추형식의 공진기(1)를 지지하는 지지체(3)의 브랜치(4)에 의해 지지되고, 공진기(1)가 이동하는 일반 평면(P)에 대하여 축방향으로 편위되도록 위치되어 있다. 몸체(11)는 추형식의 공진기(1)의 물체(5)에 구동 크랭크(13)를 거쳐 연결되어 있다. 힌지 아암(6)의 선회 운동은 케이지(10) 내에 내장되어 있는 전자기 요소(12)와 협동하는 몸체(11)에 의해 제동되고, 추형식의 공진기(1)가 받는 진동은 조정되는 댐퍼 수단(8)에 기초하여 결과적인 진동 흡수가 관찰되는 불완전성 및/또는 캐리어 구조체의 특성을 취해 댐핑된다.

각각의 댐퍼 수단(8)과 특히 케이지(10)는 지지체(3)의 브랜치(4)를 결합하기 위하여 고정 부재(9)에 전용의 부재(10')에 의해 체결된다.

댐퍼 수단(8)과 관련되고 자체의 공진기(1)에 의해 얻어지는 특별한 결과들 사이의 구별은 각각 회전자(100)와 캐리어 구조체(106)에 관하여 매우 다른 주파수에서 진동을 댐핑하는 능력을 가진다. 추형식의 공진기(1)는 하나 이상의 좁은 주파수 밴드에 걸쳐 회전자(100)의 하나 이상의 조화에 대응하는 주파수에서 강제 여기되어 유도되는 진동을 댐핑한다. 추형식의 공진기(1)와 관련되는 본 발명의 기구(9)와 이에 할당된 댐퍼 수단(8)은 캐리어 구조체(106)와 대향되는 운동에 대하여 4분 국면에 진동하고 결과로서 나오는 진동의 댐핑은 캐리어 구조체(106)에 전달된다. 또한, 추형식의 공진기(1)의 운동에 대하여 댐퍼 수단(8)에 의해 얻어진 댐핑은 자체의 추형식의 공진기(1)에 의해 얻어지는 것에 대한 진동 주파수 밴드 내에서 우선 증가되도록 상승하게 되고 따라서 공기 탄성 불안정성으로부터 나오는 진동을 댐핑하는 필요성이 만족되도록 작용한다.

도 6에 있어서, 회전자(100)는 본 발명의 다른 실시예에서 기구에 결합되어 있다. 댐퍼 수단(8)은 전자기 타입의 것이고 이들은 추형식의 공진기(1)를 포함하는 힌지 아암(6)에 의해 지지된다. 댐퍼 수단(8)은 자기 요소(12)와 결합된 케이지(10)와 병합되고 동축의 자기 몸체(11)를 내장한다. 몸체(11)는 추형식의 공진기(1)의 물체(5)에 의해 적어도 일부를 형성하고 주변에 힌지 결합된 연결 로드(7)를 거쳐 지지체(3)를 결합하기 위하여 결합 부재(9)에 연결되어 있다.

도 7 및 도 8은 회전자(100)가 본 발명의 다른 하나의 실시예에서 기구와 결합됨을 도시한다. 댐퍼 수단(8)은 전자기 형식의 것이고 이들은 추형식의 공진기(1)의 물체(5)에 의해 적어도 일부를 형성하고, 상기 물체는 공진기(1)가 힌지 아암(6)을 거쳐 힌지되는 허브(3)를 결합하기 위하여 결합 부재(9)에 의해 지지되는 케이지(10)의 내측에 내장된다. 케이지는 트랙이나 코일과 같은 전자기 요소(14)와 결합되고, 이 요소는 몸체(11)의 어느 측면에 위치됨으로써 공진기(1)가 이동하는 일반 평면(P)에 대하여 축방향으로 편위되어 위치되어 있다. 이들 전자기 요소(14)는, 특히 추형식의 공진기(1)의 물체(5)가 전자기 요소(14)에 인접하게 지지되도록 각도를 가진 섹터로서 성형되고 이는 회전자 헤드(2)의 회전의 결과로 선회한다.

1 : 공진기 3 : 지지체
5 : 물체 8 : 댐퍼 수단
9 : 결합 부재 10 : 케이지
90 : 기구 100 : 회전자
106 : 캐리어 구조체

Claims (17)

1. 캐리어 구조체(106)에 고정되어 있는 회전자(100)의 진동 모드와 상기 캐리어 구조체(106)의 진동 모드가 커플링되는 것을 방지하기 위한 진동을 댐핑하는 기구(90)에 있어서,
   상기 기구는 상기 회전자(100)에 결합되기에 적절한 지지체(3)와, 상기 지지체(3) 상에서 운동가능하게 물체(5)를 장착하기 위한 이동 장착 수단(6)을 거쳐 상기 지지체(3)에 의해 지지되는 물체(5)를 포함하는 적어도 하나의 공진기(1)를 구비하고, 상기 기구(90)는 상기 공진기(1)를 댐핑하기 위한 댐퍼 수단(8)을 포함하고, 상기 수단은 상기 공진기(1)와 상기 지지체(3) 상의 결합 부재(9) 사이에 개재된 수단인 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동 장착 수단은 물체당 하나의 힌지 아암을 구비하고, 추형식의 상기 공진기(1)는 힌지 아암(6)을 거쳐 상기 지지체(3)에 의해 추형식의 지지되는 물체(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 공진기(1)는 상기 회전자(100)가 받는 강제 여기에 의해 유도된 바와 같은 좁은 제 1 주파수 범위에 걸쳐 진동에 대응하는 적절한 수단을 구비하고, 상기 공진기(1)와 결합된 상기 댐퍼 수단(8)은 상기 제 1 주파수 범위보다 넓은 제 2 주파수 범위에서 불안정성으로부터 기인하는 진동에 대응하기에 적절하고, 진동의 댐핑에서 관찰되는 불완전 함수 및/또는 항공기의 상기 캐리어 구조체의 특성의 함수로서 적용되는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 결합 부재(9)는 고정 부재 또는 상기 기구(9)의 가동 부재인 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물체(5)는 상기 지지체(3)의 회전축(A1)에 평행 및/또는 수직으로 대향될 수도 있는 적어도 하나의 선회축(A2)에 대하여 선회하여 운동할 수 있도록 추형식으로 지지된 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동 장착 수단은 물체당 하나의 힌지 아암을 구비하고, 각각의 힌지 아암(6)은 상기 지지체(3)에 힌지 결합되고, 한단부에서 상기 댐퍼 수단(8)에 힌지 결합되고, 다른 하나의 단부에서 상기 물체(5)를 지지하는 레버 아암으로서 배열된 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 댐퍼 수단(8)은 탄성 또는 기계적인 변형 타입인 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 공진기(1)는 상기 지지체(3)의 제 1 브랜치(4) 상에서 운동하도록 장착되어 있고, 상기 댐퍼 수단(8)은 상기 공진기(1)의 상기 이동 장착 수단(6)과, 상기 결합 부재(9)를 구성하며 상기 제 1 브랜치(4)에 인접한 상기 허브(3)의 제 2 브랜치(4) 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   복수의 공진기(1)는 상기 지지체(3) 상에 운동가능하게 장착되어 있고, 상기 댐퍼 수단(8)은 두 개의 인접한 공진기(1)의 상기 이동 장착 수단(6) 사이에 개재되어 있고, 그 위에 상기 댐퍼 수단(8)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
   
10. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐퍼 수단(8)은 각각 공진기(1)와 지지체(3)와 결합되는 자기 부재를 구성하는데 관련되는 전자기 타입의 것이고, 자기 부재 중의 하나는 적어도 하나의 자기 요소(12, 14)를 결합하는 케이지(10)와 함께 배열되어 있고, 상기 케이지(10)는 다른 자기 부재의 적어도 일부를 형성하는 몸체(11)를 내장하는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 이동 장착 수단은 물체당 하나의 힌지 아암을 구비하고, 상기 힌지 아암(6)은 상기 지지체(3)의 회전축(A1)에 평행한 선회축(A2)에 대하여 상기 지지체(3) 상에서 선회 이동하도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 케이지(10)는 상기 공진기(1)가 장착되어 있는 상기 지지체(3)의 브랜치(4)에 의해 지지되고, 상기 케이지(10)는 상기 추형식의 공진기(1)가 이동하는 상기 일반 평면(P)에 대하여 축방향으로 편위되도록 위치되어 있고, 상기 몸체(11)는 상기 공진기(1)에 구동 크랭크(13)를 거쳐 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 케이지(10)는 상기 공진기(1)가 장착되어 있는 상기 지지체(3)의 브랜치(4)에 의해 지지되고, 상기 케이지(10) 내에 결합되어 있는 적어도 하나의 자기 요소(14)는 상기 공진기(1)가 운동하는 상기 일반 평면(P)에 대하여 축방향으로 편위되어 위치되고, 상기 몸체(11)는 상기 공진기(1)의 상기 물체(5)의 적어도 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 케이지(10)는 상기 공진기(1)의 힌지 아암(6)과, 상기 지지체(3)의 상기 결합 부재(9)에 대하여 다른 단부에 대하여 힌지 결합된 보유 연결 로드(7)의 단부에 접선 방향으로 힌지 결합되고 상기 추형식의 공진기(1)의 물체(5)의 적어도 일부를 구성하는 상기 몸체(11)에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기구는 수동적인 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐퍼 기구(8)는 유압, 공압, 탄성 또는 자기 타입의 것인 것을 특징으로 하는 진동 댐핑 기구.
    
17. 회전자(100)와, 항공기 프레임(105)과 상기 항공기 프레임(105)에 상기 회전자(100)를 장착하기 위한 장착 구조체(104)를 포함하는 캐리어 구조체(106)를 가진 항공기에 있어서,
    상기 회전자(100)는 상기 회전자(100)의 진동 모드와 상기 캐리어 구조체(106)의 진동 모드가 커플링되는 것을 방지하기 위하여, 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 진동 댐퍼 기구(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기.

Images