KR20120134027A - 회전익 항공기용 로터 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구 및 블레이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전익 블레이드(2)에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구를 제공한다. 트위스트 부재(8)가 원심력 구동식 액츄에이터(11)에 의해 이동 가능하다. 트위스트 부재는 회전 부재(13)를 선회 축선(A)을 중심으로 구동시키기 위해 적어도 하나의 플라이웨이트(flyweight)(14)를 구비한다. 플라이웨이트(14)는 이동 수단에 의해 회전 부재(13) 상에서 반경 방향으로 이동 가능하다. 블레이드(2)가 회전하도록 됨에 따라 플라이웨이트(14)에 인가되는 원심력(FC)에 의해 회전 부재(13)가 선회 운동하도록 하기 위한 구동 토크(CM)가 야기됨으로써, 트위스트 부재(8)가 이동된다. 트위스트 부재(8)는 블레이드(2)의 자유 단부에 결합되어 있으며, 거리를 둔 기계적 동력 전달 수단(12)을 통해 회전 부재(13)에 연결되어 있다.

Description

회전익 항공기용 로터 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구 및 블레이드{A TWIST MECHANISM FOR TWISTING A ROTOR BLADE FOR A ROTORCRAFT, AND A BLADE}

본 출원은 전체 내용이 참조로써 인용되고 있는 2011년 5월 31일자로 출원된 제 FR 11 01677 호의 이득을 청구하고 있다.

본 발명은 적어도 하나의 블레이드 지지 로터가 장착되어 있는 회전익 항공기(rotorcraft)와 같은 회전익 항공기 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하자면, 블레이드를 블레이드의 전체 연장 평면 내에서 비틀림이 가능하도록 함으로써 블레이드에 응력을 가하기 위하여 이러한 로터가 장착되어 있는 기구에 관한 것이다. 본 발명은 블레이드의 내부로 합체 가능하며, 또한 블레이드와 결합 상태에 있으며, 특히, 블레이드의 자유 단부에 마련되어 있는 트위스트 부재를 작동시키기 위해 액츄에이터를 사용하는 트위스트 기구에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 트위스트 기구와 연관된 블레이드에 관한 것이다.

회전익 항공기는 추진력이 인가되지 않는 경우에도 적어도 상승력을 제공하기 위해 로터를 사용한다. 회전익은 복수 개의 블레이드로 구성되어 있으며, 이들 블레이드는 반경 방향으로 분포되어 있으면서 회전 구동을 위해 로터의 허브에 의해 개별적으로 지지되어 있다. 회전익 항공기의 상승력을 제공하기 위하여 회전 구동되는 경우, 회전익 항공기의 메인 로터의 블레이드에 의해 상승력이 가해진다. 블레이드의 연장 표면의 경사각이 바람의 방향에 대해 상대적으로 변경되도록 함으로써 회전익 항공기의 비행 시에 회전익 항공기의 거동에 영향을 주기 위하여 블레이드의 공기 역학적 특성을 변경하기 위한 명령을 발행하도록 비행 제어 방법이 사용된다.

블레이드는 상당히 세장형의 날개이다. 블레이드의 고정을 위한 블레이드 기저 단부가 로터의 허브와 결합되도록 할당되어 있으며, 블레이드의 타측 단부는 자유 단부인 것으로 간주된다. 블레이드의 연장 범위는, 고정 단부와 자유 단부 사이의 종 방향 축선을 따라 결정되는 종 방향 치수 및 서로 대향하는 전단 가장자리와 후단 가장자리 사이의 횡 방향 치수를 따라 연장하는 블레이드의 표면 범위에 해당한다. 블레이드의 횡 방향 치수는, 일반적으로, 종 방향 축선과 수직 방향의 치수이며, 코드(chord)가 형성되어 이 코드 라인에 상대적으로 캠버 라인(camber line)이 형성되며, 상기 캠버 라인의 어느 일측의 두께는 블레이드의 각각의 프로파일의 흡입 측면과 가압 측면을 형성할 수 있도록 결정된다. 회전익 항공기의 다양한 비행 제어 방법을 사용하는 경우, "피치 축선(pitch axis)"으로 일컬어지며 블레이드의 종 방향 치수를 따라 연장하는 종 방향 축선을 중심으로 블레이드의 피치 각도를 변경하는 방식으로 블레이드의 공기 역학적 특성을 수정할 수 있다. 주기적인 비행 제어 방법은 롤 이동(roll movement) 및 피칭 이동(pitching movement)에 따라 블레이드의 공기 역학적 취부각(Angle of Incidence)에 영향을 미치며, 따라서 회전익 항공기의 진행에 영향을 미치도록 블레이드의 취부각을 주기적으로 수정하는 역할을 한다. 블레이드의 콜렉티브 피치(collective pitch)를 수정하는 비행 제어 방법에 의해 회전익 항공기가 진행하고 있는 고도를 수정할 수 있다.

회전익 항공기의 진행 속도는 회전익 항공기의 후방으로부터 전방으로 진행하는 전진용 블레이드와, 회전익 항공기의 전방으로부터 후방으로 반대 방향으로 진행하는 후진용 블레이드 사이의 속도 불균형에 따라 좌우된다. 블레이드의 프로파일을 따라 이루어지는 공기 유동은 블레이드 프로파일의 형상에 의해 결정되며, 블레이드가 회전하는 동안 전진용 블레이드로서 배치되어 있는지 또는 후진용 블레이드로서 배치되어 있는지에 따라 변한다. 이러한 공기 유속에 있어서의 변화는 보통, 블레이드의 취부각을 변경하는 방식으로 보상되지만, 주어진 취부각으로부터 후진용 블레이드가 실속(stall) 상태에 있음을 관찰할 수 있다. 후진용 블레이드 위에서의 공기 유속이 매우 낮을 수 있으며, 또는 실제로 로터의 허브에 근접한 지대에서는 음의 값을 가질 수도 있다. 전단 가장자리 또는 후단 가장자리에서 기류 분리가 야기됨에 따라, 블레이드의 길이에 대해 상당히 상대적인 값을 갖는 블레이드의 종 방향 연장 지대에 걸쳐 이러한 분리가 전파되는 경우 블레이드에 의해 제공되는 상승력의 급격한 저하가 초래된다. 또한, 이러한 기류 분리는 블레이드의 프로파일의 항력 계수 증가를 초래하며 진동 발생의 원인이 되는 와류를 발생시킨다.

이러한 블레이드 실속 현상을 방지하기 위하여, 종 방향 치수를 따라 연장하는 블레이드 표면에 비틀림을 야기할 수 있는 것으로 알려져 있다. 블레이드의 비틀림은 블레이드의 구조에 따라 영구적인 현상일 수도 있다. 그러나, 명백한 사실로서 알려져 온 바에 따르면, 항공기가 비행 중인 상태에서 블레이드의 비틀림이 능동적으로 이루어질 경우 회전익의 성능이 개선된다. 이러한 블레이드의 능동적인 비틀림은 회전익의 구동 조건에 따라, 또한 회전익 항공기의 진행 조건에 맞춰 적절하게 이루어질 수도 있다.

블레이드에 비틀림이 야기됨에 따라 블레이드의 고정 단부와 자유 단부의 사이에서 블레이드 프로파일의 취부각이 점진적으로 변함으로써, 블레이드의 각각의 프로파일이 국부적으로 블레이드의 전단 가장자리와 후단 가장자리 사이에서의 공기 유속에 맞추어 조정될 수 있다. 블레이드의 비틀림을 위한 트위스트 기구의 일반적인 일 구성에 있어서, 트위스트 기구는 블레이드의 단부 사이에서 블레이드와 결합되며, 보다 구체적으로는 블레이드의 자유 단부와 결합된다. 트위스트 부재를 이동시킴으로써 블레이드의 일측 단부로부터 타측 단부로 비틀림 응력이 인가됨으로써, 블레이드에 비틀림이 야기된다. 이와 같이 트위스트 부재를 작동시키기 위하여, 트위스트 부재를 이동시키기 위한 수단이 로터에 장착되어 있으며, 이러한 수단은 트위스트 부재의 액츄에이터에 동력을 공급하기 위한 전원을 포함한다. 제어 수단이, 특히, 비행 매개 변수에 따라, 사전에 정해진 비행 명령을 준수하는 방식으로 및/또는 선택적으로는 수동 제어 부재를 사용하여 파일럿에 의해 액츄에이터의 작동을 조절하도록 사용된다.

예를 들어, 제 US 5 505 589 호(버지칼 에이치(BERGEYKARL H))에 개시된 바에 따르면, 트위스트 부재가 블레이드의 전단 가장자리에 지지되어 있는 밸러스트(ballast)로서 마련되어 있다. 상기 밸러스트는 블레이드의 단부 사이에서 블레이드를 따라 병진 이동하도록 장착되어 있으며, 액츄에이터에 의해 이동됨으로써 블레이드에 국부적으로 비틀림 응력을 발생시켜 블레이드에 비틀림을 야기하는 역할을 한다. 블레이드의 비틀림의 크기는 블레이드의 단부 사이에서의 밸러스트의 위치에 좌우되며, 밸러스트는 비행 조건 및/또는 비행 절차에 따라 액츄에이터에 의해 이동된다. 액츄에이터는 전기 구동 부재로서, 휠 및 웜 스크류로 이루어지는 유형과 같은 기계적 동력 전달 기구를 통해 밸라스트에 연결되어 있다. 액츄에이터와 동력 전달 기구는 블레이드의 내측에 수용되어 있으며, 액추에이터는 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망(on-board power supply network)으로부터 전력을 공급받는다.

블레이드의 능동적인 비틀림을 야기하기 위한 다른 공지되어 있는 방법으로서, 블레이드의 외벽을 형성하며 블레이드의 흡입 측면 및 가압 측면을 형성하는 블레이드의 스킨(skin)과 결합되어 있는 및/또는 합체되어 있는 형상 변형 구성 요소를 사용하는 방법이 있다. 예를 들어, 액츄에이터는 상기 구성 요소에 변형이 발생하도록 힘을 가하기 위한 압전 방식일 수도 있으며, 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 전력을 공급받을 수도 있다. 블레이드의 비틀림의 크기는 비행 조건 및/또는 비행 절차에 따라 제어 수단에 의해 작동되는 압전 수단이 상기 구성 요소에 변형이 발생하도록 하기 위해 인가하는 응력에 좌우된다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 유형의 블레이드 트위스트 기구를 설명하고 있는 제 US 2007/205332 호(오네라(ONERA))를 참조할 수 있다.

또한 공지되어 있는 바와 같이, 블레이드의 자유 단부에 플랩(flap)이 힌지 연결 방식으로 장착될 수 있으며, 이러한 플랩은 파일럿에 의해 작동되는 제어 수단을 사용하여 비행 중에 기울어지는 상태로 이동될 수 있다. 예를 들어, 제 EP 0 734 947 호(인스트 에이디브이 테크 헬리콥터 엘티디(INST ADV TECH HELICOPTE LTD))에 개시된 바에 따르면, 블레이드의 취부각을 설정하기 위해 플랩이 사용되고 있다. 플랩은 블레이드의 내측에 수용되어 있는 액츄에이터에 의해 이동 가능하며, 액츄에이터는 힌지형 링크를 구비한 동력 전달 기구를 통해 플랩과 연통 관계에 있다. 이러한 액츄에이터는 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 전력을 공급받는 전기 모터 부재이다.

블레이드의 내측에, 파일럿에 의해 발행된 비행 명령에 따라 블레이드에 비틀림 응력을 인가하기에 적당한 유형의 능동 작동형 트위스트 기구를 장착하는 방법의 경우 문제가 있다. 블레이드 내측의 유효 공간이 적다는 사실과 함께, 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구를 합체하는 경우에도 회전 구동 시의 블레이드의 거동을 방해하거나 블레이드의 거동 불균형을 야기하지 않아야 한다는 사실을 고려할 필요가 있다. 또한, 트위스트 기구는 소형으로 형성되어야 하지만 그럼에도 불구하고 견고하면서도 신뢰성을 갖추어야만 하며, 이러한 트위스트 기구를 블레이드의 내부 용적부에 합체할 경우 트위스트 기구가 배치되는 적대적인 환경을 고려할 때 이러한 합체 작업이 안전하게 이루어질 수 있어야 한다. 회전익의 회전 작동으로 인해 트위스트 기구에는 상당한 양의 진동과 함께 기계적 응력이 가해지게 되며, 이에 따라, 트위스트 기구가 블레이드의 내부에 적절한 방식으로 장착되어야 한다.

블레이드에 비틀림을 야기하도록 사용되는 액츄에이터는 압전식 또는 전자 기계식 동력 부재로서, 이러한 액츄에이터의 사용은 복잡하면서 비용이 많이 드는 구조적 수단을 함께 그룹으로 묶는 작업을 포함한다. 이러한 구조적 수단은 에너지원의 전기적 특성 및 이들 수단이 장착되는 적대적인 환경과 관련하여 액츄에이터의 신뢰성 있으면서 안전한 작동을 제공하여야만 한다. 액츄에이터는 블레이드의 연장 표면을 변형시키며 최종적으로는 블레이드를 변형시키기에 충분하면서 트위스트 부재를 이동시키기에 적당하도록 구성되어야 하는 발전된 전원을 갖춘 이동 생성 수단이다. 이러한 액츄에이터는 복잡한 구조를 갖고 있으며, 코일, 자석, 그리고 핀과 같은, 다수의 무겁고 및/또는 부피가 큰 부재로 구성되어 있다. 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 액츄에이터에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부는 안전하면서도 신뢰성을 갖추어야 하며, 액츄에이터의 사용에 맞춰 조정된 전력을 전달하여야 한다. 이러한 전력은 온-보드 전력 공급망으로부터 블레이드 내부에서 연장하는 부피가 많이 나가는 단면적이 큰 케이블을 통해 블레이드의 자유 단부로 전달된다. 상기 케이블이 로터의 회전 축선과 블레이드의 내부 공간 사이를 통과하도록 하는 작업은 성능이 우수하면서도 안전한 회전식 전기 연결부를 설치하는 단계를 포함하며, 이러한 연결부는 비용이 많이 든다. 압전식 액츄에이터는 전달 전력의 관점에서는 요구 사항이 덜하긴 하지만, 고압 전력을 안전하게 운반하여야만 하는 문제가 있다. 이동식 블레이드의 적대적인 사용 환경을 고려할 때 이러한 고압 전력을 전달하여야 하는 전력 케이블의 사용은 바람직하지 못하며, 또한, 블레이드의 적대적인 사용 환경은 주요 문제점들의 원인이며, 액츄에이터에 전력을 공급하기에 적당하며 블레이드의 내부에 수용될 수 있는 전력망의 조직, 안전성 보장 및 유지를 위해 상당한 비용을 필요로 한다.

회전익의 블레이드에 비틀림을 야기하는 기술과는 동떨어진 일 기술로서, 블레이드의 단부에 배치된 플랩을 이동시키기 위해 플라이웨이트(flyweight)를 사용할 수 있는 것으로 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 제 GB 627 117 호에는 회전익 항공기의 회전익이 장착되어 있는 블레이드의 단부에서 방출되는 공기의 유량을 관리하기 위한 장치가 설명되어 있다. 이러한 장치는 방출 공기의 유량을 조절하기 위해 폐쇄형 플랩이 장착되어 있는 노즐을 구비한다. 상기 플랩은 블레이드의 단부에 선회 운동하도록 장착되어 있는 레버 암에 의해 이동 가능하며, 레버 암은 레버 암이 복귀 스프링에 대하여 반대 방향으로 선회 운동하도록 하는 균형추를 지지하고 있다.

그 외에도, 제 DE 198 59 041 호 및 제 EP 1 083 123 호가 공지되어 있다.

본 발명의 일 목적은 회전익 항공기용 로터가 장착되어 있는 회전익의 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구를 제공하는 것이다. 이러한 트위스트 기구는 블레이드의 내부에 수용됨으로 인해 처하게 되는 적대적인 환경에도 불구하고 신뢰성 있으면서 안전하여야 한다. 트위스트 기구는 또한, 사용을 위해 복잡하고 비용이 많이 드는 장치를 배제하면서 구조가 간단하며 블레이드에 장착되기에 적당하도록 구성되어야 한다.

본 발명의 기구는 회전익 블레이드의 연장 표면에 걸쳐 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구이다. 이러한 회전익에는, 특히, 회전익 항공기용 로터가 장착되어 있으며, 로터 샤프트와 결합 상태에 있는 로터의 허브에 의해 회전 구동되는 복수 개의 블레이드를 포함한다. 상기 트위스트 기구는 블레이드의 내부에 트위스트 기구를 장착하기 위한 장착 구조체와, 상기 블레이드와 결합하기 위한 결합 수단이 제공되어 있는 트위스트 부재, 그리고 상기 트위스트 부재를 이동시키기 위한 구동 조립체를 포함한다. 상기 트위스트 기구는, 특히, 블레이드의 흡입 측면과 가압 측면 사이에 획정되어 있는 블레이드의 내부 용적부에 수용되어 있으면서 장착 구조체를 통해 블레이드에 합체되기에 적당한 조립체를 형성한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 트위스트 부재, 또는 실제로는 전체적으로 보아 트위스트 기구는 블레이드에 비틀림을 야기하도록 인가되는 응력을 최적화하도록 장착 구조체를 통해 블레이드의 자유 단부에 일체형으로 형성 가능한 것이 바람직하다. 트위스트 부재는 블레이드에 각 방향으로 비틀림을 야기하도록 블레이드에 비틀림 응력을 인가하기에 적당하다. 구동 조립체는 트위스트 부재를 이동시키기 위해 사용되는 운동력을 발생시키기 위한 구동 수단을 구성하는 액츄에이터, 그리고 액츄에이터에 의해 발생되는 운동력을 트위스트 부재에 전달하여 트위스트 부재를 이동시키기 위한 동력 전달 수단을 포함한다.

본 발명의 기구에 있어서 주로 쉽게 알 수 있는 사항으로서, 상기 액츄에이터는 원심력 구동식이며, 적어도 하나의 플라이웨이트(flyweight)를 구비함으로써 이 플라이웨이트가 지지되어 있는 회전 부재를 선회 축선을 중심으로 구동시키도록 구성되어 있다. 상기 플라이웨이트는, 보다 구체적으로 설명하자면, 플라이웨이트에 원심력이 인가됨에 따라 발생되는 구동 토크의 영향으로 회전 부재를 회전 운동시키도록 선회 축선으로부터 약간의 반경 방향 거리를 두고 회전 부재 상에 배치되어 있다.

플라이웨이트에 인가되는 원심력은 회전익의 회전 시에 구동부에 의해 발생되며, 보다 구체적으로는, 로터의 회전 축선을 중심으로 회전 운동하도록 되어 있는 기구를 지지하고 있는 블레이드에 의해 발생된다. 액츄에이터는 선회 축선을 중심으로 회전 부재를 구동시키기 위한 구동 토크를 발생시키는 플라이웨이트에 의해 이동되는 구동 수단을 구성한다. 상기 구동 토크는 로터에 의해 회전 구동되는 회전익으로부터 전달되는 에너지에 의해 발생된다. 선회 축선을 중심으로 회전 부재를 구동시키기 위한 에너지는 플라이웨이트에 의해 제공되며, 특히, 플라이웨이트가 로터의 회전 축선을 중심으로 회전 운동함에 따라 야기된다. 장착 구조체를 통해 블레이드 상에 장착된 회전 부재에 의해 지지되어 있는 플라이웨이트에 회전 운동하는 회전익에 의해 야기되는 원심력이 인가된다. 플라이웨이트는 회전 부재의 선회 축선으로부터 약간의 반경 방향 거리를 두고 배치되어 있기 때문에, 플라이웨이트에 인가되는 원심력에 의해 회전 부재 상에 구동 토크가 발생됨에 따라, 회전 부재가 선회 축선을 중심으로 선회 운동하게 되며, 이에 따라, 트위스트 부재가 동력 전달 수단을 통해 이동하게 된다. 선회 축선에 대해 상대적인 회전 부재의 각 방향 위치는 플라이웨이트에 의해 발생되는 구동 토크와 비틀림이 야기되는 블레이드의 저항으로 인해 발생되는 저항 토크 사이의 비율에 좌우된다. 회전 부재는 디스크 형상의 부재 또는 이러한 형상과 어느 정도 유사한 형상의 부재와 같은 실질적으로 평면형 부재이며, 블레이드의 연장 표면을 따라 배치되는 평면을 갖추도록 장착 구조체에 의해 지지되어 있다. 트위스트 부재가 블레이드에 장착되어 있는 상태에서, 선회 축선은 블레이드의 전체 연장 평면과 수직 방향으로 연장한다.

허브에 의해 회전 구동됨에 따라 블레이드에 인가되는 원심력으로부터 구동 토크가 발생하기 때문에, 액츄에이터는 회전익 항공기에 마련되어 있는 전력 공급원으로부터의 특정한 전력 공급을 필요로 하지 않으며, 특히, 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망에 연결되어 있는 와이어 링크를 통해 전달되는 전력 공급을 필요로 하지 않는다. 액츄에이터는 구조가 간단하고 소형이며, 신뢰성이 있으며, 가격이 저렴하고, 정확하다. 구동 토크는 회전 부재 상에서의 플라이웨이트의 반경 방향 위치를 조절함으로써 즉각적으로 정확하게 변경될 수 있다. 이러한 조절 기능에 의하면 유리하게는, 회전익 항공기의 비행 조건에 따라, 특히, 회전익의 구동 방식 및 블레이드에 의해 제공되는 소망하는 상승력에 따라 트위스트 부재를 이동시키기 위한 즉각적인 요구에 따라 구동 토크가 연속적으로 변경될 수 있다. 따라서, 플라이웨이트는, 액츄에이터에 복잡한 구조를 추가하지 않으면서, 또는 플라이웨이트를 이동시키도록 할당되는 저전력 구동 부재에 동력을 공급하며 이러한 구동 부재의 사용을 제어하기 위한 특정한 값비싼 장치를 필요로 하지 않으면서, 저전력 구동 부재에 의해 회전 부재 상에서 즉각적으로 반경 방향으로 병진 운동될 수 있다.

액츄에이터는 적당한 동력 전달 수단에 의해 트위스트 부재에 즉각적으로 전달 가능한 회전 운동력을 발생시키기에 적당하다. 트위스트 부재를 이동시키도록 사용되는 액츄에이터의 용량은 필요한 경우 제한되며, 회전 부재의 선회 운동에 의해 충분히 트위스트 부재를 이동시킬 수 있으며, 상기 트위스트 부재는 블레이드와 결합 상태에 있는 토션 암에 의해 또는 경사 이동 가능한 플랩에 의해 형성될 수도 있다. 이러한 기구, 즉, 블레이드를 이동시키며 기구를 블레이드의 내부에 합체시킬 수 있는 수단은 구조가 간단하며 비용이 저렴하고, 따라서, 액츄에이터의 고장 위험이 최소화된다.

상기 회전 부재에는 회전 부재가 선회 축선을 중심으로 선회 운동하도록 블레이드의 내부에 장착하기 위한 장착 수단이 제공되어 있으며, 이러한 장착 수단은 전체 기구를 블레이드의 내부에 장착하기 위한 장착 구조체의 내부에 일체형으로 형성되어 있다. 회전 부재는 횡 방향으로 연장하는, 특히, 블레이드 내부의 장착 구조체의 설치 위치에서의 블레이드의 연장 표면과 수직 방향으로 연장하는 선회 축선을 중심으로 장착 구조체에 의해 지지되어 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 회전 부재는 회전 부재의 선회 축선에 대해 중심이 벗어난 위치에 플라이웨이트를 반경 방향으로 위치 설정하기 위한 수단을 통해 플라이웨이트를 지지한다.

플라이웨이트의 반경 방향 위치는 블레이드에 비틀림을 야기하기 위하여 블레이드에 비틀림 응력을 인가하기 위한 요구에 따라, 특히, 회전익 항공기의 비행 명령에 따라, 보다 구체적으로는, 회전익이 구동되는 방식 및 블레이드에 의해 제공되는 상승력 요구에 따라 지속적으로 수정된다. 플라이웨이트가 병진 운동함에 따라 블레이드에 비틀림이 야기됨으로써, 외부 공급원으로부터 블레이드로 전력을 공급하는 전원 부재를 사용하여 직접적으로 트위스트 부재를 이동시킬 필요가 없다. 플라이웨이트의 반경 방향 위치는 선회 축선을 중심으로 한 병진 운동을 위해 플라이웨이트가 반경 방향 경로를 따라 회전 부재 상에서 이동하도록 하기 위한 이동 수단에 의해 즉각적으로 수정될 수 있다. 이러한 이동 수단의 사용은 회전익을 회전 운동시키기 위한 조건에 따라 및/또는 비행 명령 발행 여부에 따라 제어되는 것이 유리하다.

보다 구체적으로는, 플라이웨이트는, 중립 평형 위치와, 회전 부재의 선회 운동을 위한 능동 구동 위치 사이에서, 회전 부재 상에서 반경 방향으로 병진 운동하도록 장착되는 것이 유리하다. 중립 위치에서는, 플라이웨이트가 선회 축선 상에 중심이 맞춰져, 플라이웨이트에 원심력이 인가되더라도 회전 부재 상에 구동 토크를 발생시키지 않는다. 예를 들어, 플라이웨이트는 무게 중심이 선회 축선 상에 위치하도록 선회 축선에 대하여 상대적인 위치에 배치되는 방식으로 중심이 맞춰질 수도 있다. 능동 위치에서는, 플라이웨이트가 선회 축선으로부터 약간의 반경 방향 거리를 두고 배치되어 원심력의 영향 하에 회전 부재 상에 구동 토크를 발생시킨다. 이러한 능동 위치에서, 플라이웨이트는 선회 축선에 대해 중심이 벗어난 위치에 있으며, 무게 중심이 선회 축선으로부터 약간의 반경 방향 거리를 두고 배치되어 있다.

일 실시예에 있어서, 복수 개의 플라이웨이트가 제공되며, 및/또는 유사하게는, 하나의 플라이웨이트가 복수 개의 기본 플라이웨이트로 구성되며, 이들 플라이웨이트 또는 기본 플라이웨이트는 서로 독립적으로 이동 가능하다. 중립 위치에서, 플라이웨이트 또는 기본 플라이웨이트는 일측 상의 선회 축선으로터 반경 방향으로 동일한 간격으로 배치되어 있다. 능동 위치에서, 플라이웨이트 또는 기본 플라이웨이트는 발생 구동 토크를 조절하도록 및/또는 회전 부재의 선회 운동 방향을 수정하도록 독립적으로 이동되기에 적당하다. 플라이웨이트 또는 기본 플라이웨이트의 이러한 개별 운동은 플라이웨이트 또는 기본 플라이웨이트가 상기 선회 축선의 동일 측면 또는 어느 한 측면에 배치되어 있으면서 선회 축선으로부터 각각의 반경 방향 거리로 이동되도록 하기에 적당하다.

특히, 플라이웨이트에는 플라이웨이트를 회전 부재 상에서 반경 방향으로 병진 운동시키기 위한 이동 수단이 장착되어 있으며, 이러한 이동 수단의 사용은 블레이드의 프로파일에 의해 제공되는 상승력 요구에 따라 및/또는 회전익이 회전 구동되는 방식에 따라 블레이드에 비틀림이 야기되도록 하기 위해 제어 수단의 제어 하에 이루어진다. 상기 제어 수단은, 야기되는 소음 공해를 줄이기 위하여, 로터의 속도 변화를 평가하기 위한 수단의 제어 하에 이루어지기에 적당하며 및/또는 회전익의 특정 구동 단계 동안 사용되기에 적당하다.

특히, 플라이웨이트를 이동시키기 위한 이동 수단은 플라이웨이트를 가이드를 따라 이동시키기 위한 적어도 하나의 구동 부재를 포함한다. 이러한 구동 부재는 저전력 부재이며, 회전 부재 상에서 플라이웨이트를 병진 운동시키는 역할을 한다. 구동 부재의 전력은 플라이웨이트가 단지 그 무게를 극복하고 또한 가이드를 따라 이동됨으로써 야기되는 마찰력만을 극복하고 병진 운동하도록 하기에 충분한 전력으로 제한되는 것이 유리하다. 특히, 이러한 구동 부재는 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 전력을 공급받는 전기 모터로 선정된다. 구동 부재가 저전력 부재이기 때문에, 구동 부재의 와이어 전력 공급망의 안전성을 보장하기 위해 필요한 제약이 적어, 이러한 와이어 전력 공급망을 블레이드의 내부에 합체시키기가 보다 용이하다. 구동 부재에 전력을 공급하기 위해 필요한 전원은 저전압 저전류인 것이 적당하며, 소경의 와이어 링크를 통해 블레이드의 고정 단부로부터 구동 부재로 전달된다. 블레이드의 내부에 안전하게 와이어 링크를 설치하기가 용이하며, 이러한 설치를 통해 와이어 링크의 신뢰성 및 우수한 성능을 보장하면서도 비용을 줄일 수 있다.

상기 구동 부재는 회전식 전기 모터인 것이 바람직하지만, 또한 예를 들어, 플라이웨이트의 이동성 및 질량을 고려한 요구 사항에 따라, 회전익의 종류에 따라, 및/또는 블레이드의 범위에 따라 기타 다른 유형일 수도 있다. 구동 부재의 에너지 필요량이 적기 때문에, 복잡하면서도 비용이 많이 나가는 기구 장치 및/또는 이러한 기구를 블레이드에 합체하기 위한 방법을 사용할 필요 없이, 구동 부재의 배치 및 종류가 전술한 바와 같은 요구 사항에 따라 자유롭게 선택될 수도 있다. 단독 구성 또는 조합 구성으로서 주어지는 비제한적인 일 예로서, 구동 부재는 또한, 전자 기계식, 공압식, 유압식, 또는 자성 모터 구동식 구성 요소, 또는 실제로는 유전 방식 또는 자성 방식의 사용 형상 변경 구성 요소, 압전식 구성 요소, 또는 실제로는 응력이 인가되면 변형 가능한 섬유 또는 몸체를 구비하는 부재일 수도 있다.

구동 부재는 소형이며 무게가 가볍고, 회전 부재에 의해, 또는 플라이웨이트에 의해, 또는 실제로는 가이드에 의해 서로 다른 방식으로 지지될 수도 있다. 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 구동 부재에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 와이어 링크가, 예를 들어, 트러니언(trunnion) 장착을 통해 회전 부재의 선회 축선을 따라 통과함으로써 블레이드의 고정 단부로부터 구동 모터로 용이하게 연장된다.

일 실시예에 있어서, 구동 부재는 스크류와 너트를 포함하는 기구 및/또는 협동 휠을 통해 플라이웨이트와 결합되어 있는 회전 모터이다. 상기 스크류는 가이드를 따라 적어도 부분적으로 제공되어 있으며, 상기 너트 및/또는 휠은 플라이웨이트에 마련되어 있는 것이 유리하다. 구동 부재와 플라이웨이트 사이의 이러한 협동 방식에 의하면 구조를 단순화하며 무게를 줄일 수 있다.

상기 회전 부재는 동력 전달 수단을 구동시키도록 동력 전달 수단과 결합하기 위한 결합 수단이 제공되어 있는 휠로서 마련되는 것이 유리하다. 특히, 이러한 결합 장치는 동력 전달 부재, 특히, 피니언 및/또는 랙 상에 장착된 한 세트의 상보형 치형부와 협동하기에 적당한 한 세트의 치형부에 의해 형성되며, 이러한 구성에 의해 동력 전달 수단이 제공된다.

상기 동력 전달 수단은 블레이드를 설치하기 위해 남아 있는 블레이드의 유효 용적부 및 요건에 따라 마련된다. 블레이드의 고려 조건에 따라, 이러한 동력 전달 수단은 벨-크랭크 기구 및/또는 힘 증폭 기구 및/또는 이동 진폭을 수정하기 위한 수단을 구비한 기구, 및/또는 회전 운동 및 병진 운동 사이의 전환을 위한 기구 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 동력 전달 수단은 액츄에이터에 의해 발생되는 선회 운동을 병진 운동으로 전환하기에 적당한 랙 기구 또는 유사한 형상의 부재를 포함한다. 이러한 거리를 두고 위치한 기계적 동력 전달 기구를 사용함으로써 트위스트 부재로부터 어느 정도 거리를 두고 액츄에이터를 배치할 수 있다. 예를 들어, 랙 기구는 직접적으로 또는 거리를 두고 위치한 동력 전달 기구를 통해 및/또는 운동 전환 기구를 통해 트위스트 부재를 원거리에서 이동시키기 위한 랙 및 회전 부재와 공동으로 결합되어 있는 피니언을 포함한다.

트위스트 부재가 이동되는 방식에 따라, 상기 동력 전달 수단은 랙의 병진 운동을 트위스트 부재를 구동시키기 위한 회전 운동으로 전환하기 위한 수단이 장착되기에 적당하다. 예를 들어, 동력 전달 수단은 나선형 안내 경사로를 구비하는 한편 랙과 트위스트 부재의 사이에 개재되어 있는 동력 전달 기구를 포함할 수도 있다.

특정 실시예에 있어서, 상기 플라이웨이트는 회전 부재 상에서 서로 독립적으로 반경 방향으로 병진 운동하도록 장착되어 있는 두 개의 기본 플라이웨이트로 구성되어 있다. 이러한 플라이웨이트 장치에 의하면, 선회 축선에 대해 상대적인 각 방향 위치에 회전 부재를 배치하기 위한 정밀한 조절 작업이 지속적으로 이루어지도록 할 수 있으며, 및/또는 회전 부재의 선회 운동 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 기본 플라이웨이트는 이동 수단을 제공하는 기본 구동 부재에 의해 이동되며, 이러한 기본 구동 부재는 상기 기본 플라이웨이트 각각에 하나씩 할당되어 있고, 또는 기본 플라이웨이트가 이들 기본 플라이웨이트에 할당되어 있으면서 단독으로 또는 공동으로 이동되기에 적당한 개개의 링크 연결 장치를 통해 공통의 구동 부재에 의해 이동된다. 기본 플라이웨이트는 공통의 가이드를 따라, 특히, 공통의 가이드를 따라 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 이동되는 것이 바람직하다.

트위스트 부재는 소정 유형으로 형성될 수도 있으며, 블레이드의 연장 표면에 걸쳐 블레이드에 비틀림 응력을 인가하며 그에 따라 상기 블레이드에 비틀림이 야기되도록, 특히, 동력 전달 수단을 통해 블레이드 및 액츄에이터와 공동으로 결합되기에 적당한 구조의 부재로 형성된다. 본 발명의 전술한 바와 같은 기구는 특히, 트위스트 부재가 블레이드의 대응하는 프로파일을 수정하기 위한 플랩으로서 마련되어 있는 경우 트위스트 부재를 이동시키기 위한 기능과 유사한 기타 다른 기능에 적용되기에 적당함에 주목하여야 한다.

트위스트 부재 장치의 일 예에 있어서, 상기 트위스트 부재는 블레이드의 후단 가장자리에 경사지게 장착되는 플랩과 같은, 블레이드 가장자리에 힌지 연결되기 위한 힌지 수단이 제공되어 있는 플랩이다. 상기 플랩 및 블레이드와 결합되어 있는 힌지 수단이 결합 수단을 형성한다.

트위스트 부재 장치의 일 예에 있어서, 상기 트위스트 부재는 블레이드의 벽에 고정되기 위한 고정 수단이 제공되어 있는 토션 암이다. 이러한 토션 암은 경사 이동 가능한 레버 및/또는 벨-크랭크 레버와 같은 세장형 요소의 형상으로 형성될 수도 있으며, 또는 실제로는 동력 전달 수단을 통해, 보다 구체적으로는 랙 기구와 연관되어 있는 나선형 안내 경사로 동력 전달 수단을 통해 회전 운동에 의해 협력하도록 구성되는 원형의 대칭형 구성 요소의 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 고정 수단이 트위스트 부재와 블레이드를 결합하기 위한 결합 수단을 형성한다.

블레이드의 회전 구동에 따라 블레이드의 내부에서 이루어지는 플라이웨이트의 이동에 의해 관성력의 균형이 깨질 수 있으며, 이에 따라, 블레이드의 동적 거동이 변할 수 있다. 이러한 변화를 방지하기 위하여, 트위스트 기구는 블레이드의 동적 거동에 영향을 주는 플라이웨이트의 이동을 보상하기 위한 보상 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 보상 기기의 일 실시예에 있어서, 보상 기기는, 예를 들어, 블레이드의 코드에 대응하는 이동 축선을 따라 블레이드 상에서 이동하도록 장착되는 적어도 하나의 보상용 플라이웨이트를 포함한다. 보상용 플라이웨이트는 플라이웨이트가 작동되지 않는 회전 부재와는 결합이 해제되며, 블레이드 상에서의 플라이웨이트의 질량 및 이동성은 블레이드의 동적 거동과 관련하여 회전 부재를 구동시키도록 할당되어 있는 플라이웨이트의 이동에 의해 야기되는 효과를 보상하도록 결정된다.

트위스트 기구의 제공에 추가하여, 본 발명은 또한, 이러한 기구가 제공되어 있는 블레이드를 제공한다.

본 발명에 따르면, 회전익 블레이드의 연장 표면에 걸쳐 비틀림을 야기하기 위한 간단한 구성의 소형 경량이며 신뢰성 있고 정확도가 높은 안전한 트위스트 기구를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에 설명된다:
도 1은 본 발명의 일반적인 실시예에 따른 트위스트 기구가 장착되어 있는 회전익 블레이드를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 특정 실시예에 따른 회전익 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구의 세부 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 다른 특정 실시예에 따른 회전익 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구를 개략적으로 나타낸 사시도;
도 4a 및 도 4b는 한 쌍의 플라이웨이트를 포함하는 본 발명의 트위스트 기구의 일 사용 방법을 순차적으로 나타낸 도면;
도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f는 한 쌍의 플라이웨이트를 포함하는 본 발명의 트위스트 기구의 다른 사용 방법을 순차적으로 나타낸 도면.

도 1을 참조하면, 회전익 항공기용 로터는 샤프트에 의해 구동되는 허브(1)를 중심으로 회전 구동되는 회전익을 포함한다. 이러한 회전익은 도면에 개략적으로 도시된 블레이드(2)와 같은 복수 개의 블레이드로 구성되어 있다. 블레이드(2)는 허브(1)와 결합되어 있는 고정 단부(3)와 이 고정 단부(3)의 반대쪽의 자유 단부(4)의 사이의 범위를 따라 종 방향으로 연장하는 상당히 세장형의 날개이다. 횡 방향에서 보면, 블레이드(2)는 코드를 따라 전단 가장자리(5)와 후단 가장자리(6)의 사이에서 연장된다. 블레이드(2)의 외벽은 블레이드의 흡입 측면과 가압 측면을 형성하는 스킨이다.

소정의 비행 조건 하에서, 블레이드의 종 방향 치수를 따라 블레이드(2)의 연장 표면이 능동적으로 비틀어지도록 하는 것이 유리하다. 블레이드(2)의 고정 단부(3)가 허브(1)에 유지되어 있으므로, 블레이드(2)의 단부 사이에, 특히, 블레이드의 자유 단부(4)의 바로 인접한 부분에 비틀림 응력이 인가된다. 블레이드(2)에 응력을 인가함으로써, 블레이드의 양 단부 중 일측 단부로부터 타측 단부로 점진적으로 날개의 프로파일의 각 방향 위치가 수정되도록 블레이드가 종 방향 치수를 따라 비틀어지게 된다. 이를 위해, 블레이드(2)는 흡입 측면과 가압 측면 사이에 획정된 내부 용적부에 설치되는 트위스트 기구를 포함한다.

트위스트 기구는 블레이드(2)의 내부에 트위스트 기구가 장착되도록 하기 위한 장착 구조체(7)를 구비하며, 블레이드(2)의 자유 단부(4)와 결합하기 위한 결합 수단(9)이 제공되어 있는 트위스트 부재(8)를 또한 포함한다. 도면에 도시된 실시예에서, 트위스트 부재(8)는 경사 운동 가능한 플랩(10)에 의해 형성되며, 플랩(10)은 블레이드(2)의 일 단부, 즉, 자유 단부(4)의 후단 가장자리(6)에 힌지 연결되어 있다. 플랩(10)을 블레이드(2)에 힌지 연결하기 위해 사용되는 힌지는 결합 수단(9)을 형성하며, 플랩(10)이 경사 이동함에 따라 이러한 결합 수단(9)을 통해 블레이드(2)에 응력이 인가된다. 트위스트 부재(8)는 액츄에이터(11)를 포함하는 구동 조립체에 의해 이동되며, 액츄에이터(11)는 운동 발생 구동 수단을 구성한다. 다시 말해, 액츄에이터(11)에 의해 발생된 운동력이 트위스트 부재(8)에 전달되도록 액츄에이터(11)는 동력 전달 수단(12)을 통해 트위스트 부재(8)와 거리를 두고 기계적으로 연통 관계에 있도록 구성되어 있다.

액츄에이터(11)는 주로, 회전 부재(13)와, 가이드(21)를 통해 회전 부재(13)에 의해 지지되어 있는 플라이웨이트(14)를 연관시킨다. 회전 부재(13)는 블레이드의 연장 표면과 직교하는 방향으로 연장하는 선회 축선(A)을 중심으로 장착 구조체(7) 상에서 선회 운동하도록 장착되어 있으며, 플라이웨이트(14)는 도시된 바와 같이 상기 선회 축선(A)으로부터 약간의 반경 방향 거리를 두고 배치되도록 구성되어 있다.

회전익이 로터에 의해 회전 구동되면, 블레이드(2)에 원심력(FC)이 인가되며, 그에 따라, 블레이드(2)에 의해 지지되어 있는 각각의 구성 요소에도 구성 요소의 질량에 비례하여 원심력(FC)이 인가된다. 따라서, 플라이웨이트(14)에 이러한 원심력(FC)이 인가됨에 따라 플라이웨이트(14)에 의해 선회 축선(A)을 중심으로 한 구동 토크(CM)가 발생된다. 상기 구동 토크(CM)의 진폭은 플라이웨이트(14)에 인가되는 원심력(FC)에 비례하며, 블레이드(2)의 회전 속도와, 플라이웨이트(14)의 질량, 그리고 플라이웨이트(14)와 선회 축선(A) 사이의 반경 방향 분리 간격에 좌우된다. 이러한 구동 토크(CM)에 의해 회전 부재(13)가 선회 축선(A)을 중심으로 선회 운동하게 되며, 이러한 선회 운동은 동력 전달 수단(12)을 통해 트위스트 부재(8)를 이동시키도록 사용된다.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 원심력 유형의 기구를 사용하여 블레이드(2)에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 부재(8)를 이동시키기 위하여 구동 조립체가 구성되어 있다. 이러한 구동 조립체는 플라이웨이트(14)를 지지하는 회전 부재(13)를 포함하며, 회전 부재(13)는 또한, 동력 전달 수단(2)을 통해 트위스트 부재(8)와 거리를 두고 기계적으로 연통 관계에 있다. 상기 동력 전달 수단(12)은 회전 부재(13)로부터 트위스트 부재(8)까지 서로 연속적으로 결합되어 있는 운동 전환 기구를 포함한다.

실선으로 도시된 일 변형예에 있어서, 트위스트 부재(8)는 양 단부 중 적어도 하나의 단부에 결합 수단(9)이 제공되어 있는 토션 암(torsion arm)(15)으로서 마련되어 있으며, 상기 결합 수단(9)은 토션 암(15)을 블레이드(2)의 벽(16), 특히, 블레이드(2)의 외벽을 형성하는 스킨에 고정하기 위한 고정 수단으로서 마련되어 있다. 상기 토션 암(15)은 동력 전달 수단(12)을 중심으로 회전 구동되는 실린더의 형태로 형성된 구성 요소이다. 점선으로 도시된 일 변형예에 있어서, 트위스트 부재(8)는 도 1에 도시된 실시예에서와 같은 경사 이동 가능한 플랩(10)으로서 마련되어 있으며, 이러한 플랩의 힌지는 트위스트 부재(8)를 블레이드(2)와 결합하기 위한 결합 수단(9)을 구성한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 회전 부재(13)는 동력 전달 수단(12)의 피니언(18)과 협동하는 한 세트의 치형부 등에 의해 형성되는 바와 같은 동력 전달 수단(12)과 결합하기 위한 결합 부재(17)가 제공되어 있는 휠로서 마련되어 있다. 상기 피니언(18)과 랙(19)의 협동 작용에 의해 피니언(18)의 회전 운동이 병진 운동으로 전환된다. 이러한 병진 운동은 트위스트 부재(8), 특히, 점선으로 도시된바와 같은 경사 이동 가능한 플랩(10)을 이동시키도록 사용되기에 적당하다. 랙(19)은 블레이드의 프로파일을 획정하는 코드를 따라 연장하면서 블레이드(2) 상에 배치되는 것이 유리하다. 일 실시예에 있어서, 랙(19)은 나선형 안내 경사로(20)가 제공되어 있는 샤프트와 결합되어 있으면서, 예를 들어, 하중 지탱 구조체에 장착된 관을 따라 병진 운동하도록 안내될 수도 있다. 나선형 안내 경사로(20)를 구비한 샤프트는 거리를 두고 위치한 기계적 동력을 전달하기 위한 부재를 형성하며, 랙(19)의 병진 운동의 회전 운동으로의 전환을 가능하게 한다. 이러한 회전 운동은 블레이드(2)의 벽에 맞대어 지지되어 있는 토션 암(15)을 형성하는 협동 관계의 실린더에 부과되어, 실린더가 회전 운동할 때마다 블레이드(2)에 비틀림 응력이 부과된다.

플라이웨이트(14)는 선회 축선(A)에 중심이 맞춰져 있으면서 회전 부재(13)까지 반경 방향으로 연장하는 가이드(21)를 통해 회전 부재(13)에 의해 지지되어 있다. 중립 평형 위치와 회전 부재(13)를 선회 운동시키기 위한 능동 구동 위치 사이에서 가이드(21)를 따라 플라이웨이트(14)를 이동시키기 위해 이동 수단(22)이 사용된다. 중립 위치에서, 가이드(21)는 블레이드의 전단 가장자리(5)와 후단 가장자리(6)의 사이에서 연장하는 블레이드(2)의 코드를 따라 연장한다. 도 2에서, 플라이웨이트(14)의 중립 위치가 점선으로 도시되어 있으며, 능동 구동 위치가 실선으로 도시되어 있다. 중립 위치에서는, 플라이웨이트(14)가 선회 축선(A) 상에 중심이 맞춰져 있으며, 회전 부재(13)에 구동 토크를 부과하지 않는다. 능동 구동 위치에서는, 플라이웨이트(14)가 선회 축선(A)으로부터 반경 방향으로 간격을 두고 배치되어 있으며 회전 부재(13)가 선회 운동하도록 하기 위한 구동 토크(CM)를 발생시킨다.

도 3을 참조하면, 플라이웨이트(14)는 공통 가이드(21)를 따라 이동 수단(22)에 의해 이동 가능한 두 개의 기본 플라이웨이트(27, 28)로 분할된다. 상기 이동 수단(22)은 개개의 기본 플라이웨이트(27, 28)를 이동시키도록 할당되어 있는 두 개의 구동 부재(23, 23')를 포함한다. 각각의 구동 부재(23, 23')는 가이드(21)의 개개의 단부에 지지되어 있으며, 구동 부재에 할당되어 있는 스크류(24, 24')와 너트(25)를 포함하는 유형의 동력 전달 기기와 협동하도록 구성되어 있다. 구동 부재(23, 23')는 회전익 항공기의 온-보드 전력 공급망으로부터 동력을 공급받아 제어 수단(26)의 제어 하에 사용되는 저전력 회전 구동 부재이다. 이러한 구동 부재(23, 23')는 대응하는 기본 플라이웨이트(27, 28)가 반경 방향으로 병진 운동하도록 해당 플라이웨이트를 통해 제공되는 너트(25, 25')와 협동하는 개개의 스크류(24, 24')와 결합되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 플라이웨이트(14)는 회전 부재(13)에 장착된 공통 가이드(21)에 의해 공동으로 지지되어 있는 동일한 질량의 두 개의 기본 플라이웨이트(27, 28)로 분할되어 있다. 플라이웨이트(14)를 복수 개의 기본 플라이웨이트(27, 28)로 분할함으로써, 플라이웨이트(14)의 총 질량을 사용하는 것을 기반으로 야기 구동 토크(CM)를 최적화할 수 있으며, 또는 반대로 기본 플라이웨이트(27, 28) 중 하나 및/또는 다른 하나의 적당한 연합 운동을 기반으로 야기 구동 토크(CM)를 제한할 수 있으며 및/또는 실제로 회전 부재(13)의 회전 방향을 뒤바꿀 수 있다. 기본 플라이웨이트(27, 28) 중 하나 및/또는 다른 하나가 이동함으로써 블레이드에 비틀림이 야기되는 방식이 필요에 따라 연속적으로 및 즉각적으로 변할 수 있다.

도 4를 참조하면, 기본 플라이웨이트(27, 28)는 도 4a 및 도 4b에 각각 도시된 바와 같은 서로 다른 위치에 가이드(21)를 따라 배치된다. 도 4a를 참조하면, 플라이웨이트(14)가 중립 위치에 있는 경우, 기본 플라이웨이트(27, 28)는 회전 부재(13)의 선회 축선(A)으로부터 동일한 간격으로 배치되어 있다. 도 4b를 참조하면, 플라이웨이트(14)가 능동 구동 위치에 있는 경우, 기본 플레이웨이트(27, 28)는 최적의 구동 토크(CM)를 발생시키면서 가이드(21)를 따라 동일한 방향으로 공동으로 이동된다.

도 5를 참조하면, 기본 플라이웨이트(27, 28)는 도 5c 내지 도 5f에 각각 도시된 바와 같은 서로 다른 위치에 가이드(21)를 따라 배치된다. 도 5c를 참조하면, 플라이웨이트(14)의 중립 위치에서, 기본 플라이웨이트(27, 28)는 회전 부재(13)의 선회 축선(A)으로부터 동일한 간격으로 배치되어 있다. 도 5d를 참조하면, 제 1 기본 플라이웨이트(27)는 회전 부재(13)를 구동시키기 위해 사용되는 토크(CM)를 발생시키도록 가이드(21)를 따라 제 1 방향으로 이동된다. 제 2 기본 플라이웨이트(28)가 초기 위치에 유지되어 있으므로, 제 1 기본 플라이웨이트(27)에 의해 발생되는 토크와 정반대의 토크(CM)가 발생하게 되며, 제 2 기본 플라이웨이트(28)가 선회 축선(A)의 부근에 유지되어 있음으로 인해 제 2 기본 플라이웨이트(28)에 의해 발생되는 토크는 무시할 수 있는 수준이다. 도 5e를 참조하면, 기본 플라이웨이트(27, 28)는 제 1 방향과 반대 방향의 제 2 방향으로 가이드(21)를 따라 공동으로 이동된다. 구동 토크(CM)는 기본 플라이웨이트(27, 28)가 도시된 바와 같이 중립 위치에 있는 경우 제로가 될 때까지 점진적으로 감소한다. 도 5f를 참조하면, 기본 플라이웨이트(27, 28)가 공동으로 제 2 방향으로 지속적으로 이동되는 상태가 도시되어 있다. 제 1 기본 플라이웨이트(27)가 선회 축선(A)을 향해 이동되는 동안 상기 축선으로부터 반대 방향으로 이동되는 제 2 기본 플라이웨이트(28)에 의해 발생되는 구동 토크(CM)에 의해 회전 부재(13)의 회전 방향이 뒤바뀌게 된다.

플라이웨이트(14) 또는 기본 플라이웨이트(27, 28)가 선회 축선(A)의 어느 일측 상에서 가이드(21)를 따라 순차적으로 이동함으로써, 회전익이 회전 구동되는 방식에 따라, 또한 회전익 항공기의 일반적인 방위에 대해 상대적인 블레이드의 순간적인 반경 방향 위치에 따라, 블레이드의 비틀림 정도가 지속적으로 변할 수 있다. 가이드를 따라 이루어지는 기본 플라이웨이트의 개별적인 및/또는 공동의 스트로크(들)를 조절함으로써, 블레이드의 순간적인 비틀림 진폭을 지속적으로 조절할 수 있다.

2 : 회전익 블레이드 7 : 장착 구조체
8 : 트위스트 부재 9 : 결합 수단
11 : 액츄에이터 12 : 동력 전달 수단
13 : 회전 부재 14 : 플라이웨이트
A : 선회 축선

Claims (16)

1. 회전익 블레이드(2)에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구로서,
   상기 블레이드(2)의 내부에 트위스트 기구를 장착하기 위한 장착 구조체(7)와,
   상기 블레이드(2)와 결합하기 위한 결합 수단(9)이 제공되어 있는 트위스트 부재(8), 및
   상기 트위스트 부재(8)를 이동시키기 위한 구동 조립체를 포함하며,
   상기 구동 조립체는 액츄에이터(11), 및 액츄에이터(11)에 의해 발생되는 운동력을 트위스트 부재(8)에 전달하여 트위스트 부재를 이동시키기 위한 동력 전달 수단(12)을 포함하며,
   상기 액츄에이터(11)는 원심력 구동식이며, 적어도 하나의 플라이웨이트(flyweight)(14)를 구비함으로써 상기 플라이웨이트(14)가 지지되어 있는 회전 부재(13)를 선회 축선(A)을 중심으로 구동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전익 블레이드에 비틀림을 야기하기 위한 트위스트 기구.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(13)에 장착 수단(7)이 제공되어, 회전 부재가 블레이드(2)의 연장 표면에 대해 횡 방향으로 연장하는 선회 축선(A)을 중심으로 선회 운동하도록 회전 부재를 블레이드(2)의 내부에 장착하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(13)는 회전 부재(13)의 선회 축선(A)에 대해 중심이 벗어난 위치에 플라이웨이트(14)를 반경 방향으로 위치 설정하기 위한 수단(21, 22)을 통해 플라이웨이트(14)를 지지하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라이웨이트(14)는, 선회 축선(A) 상에 중심이 맞춰진 중립 평형 위치와, 플라이웨이트(14)가 선회 축선(A)에 대해 중심이 벗어난 위치에 있는, 회전 부재(13)를 선회 운동시키기 위한 능동 구동 위치 사이에서, 회전 부재(13) 상에서 반경 방향으로 병진 운동하도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라이웨이트(14)에는 플라이웨이트를 회전 부재(13) 상에서 반경 방향으로 병진 운동시키기 위한 이동 수단(22)이 장착되어 있으며, 이러한 이동 수단의 사용은 제어 수단(26)의 제어 하에 이루어지는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 플라이웨이트(14)를 이동시키기 위한 이동 수단(22)은 플라이웨이트(14)를 가이드(21)를 따라 이동시키기 위한 적어도 하나의 구동 부재(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 구동 부재(23)는 회전 부재(13)에 의해, 또는 플라이웨이트(14)에 의해, 또는 가이드(21)에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 구동 부재(23)는 스크류(24, 24')와 너트(25, 25')를 포함하는 기구를 통해 플라이웨이트(14)와 결합되어 있는 회전 모터이며, 상기 스크류(24, 24')는 가이드(21)를 따라 적어도 부분적으로 제공되어 있으며, 상기 너트(25, 25')는 플라이웨이트(14)에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(13)는 동력 전달 수단(12)을 구동시키도록 동력 전달 수단(12)과 결합하기 위한 결합 수단(17)이 제공되어 있는 휠로서 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 전달 수단(12)은 벨-크랭크 기구 및/또는 힘 증폭 기구 및/또는 이동 진폭을 수정하기 위한 수단을 구비한 기구, 및/또는 회전 운동 및 병진 운동 사이의 전환을 위한 기구 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 전달 수단(12)은 트위스트 부재(8)를 이동시키기 위한 랙(rack)(19) 및 회전 부재(13)와 공동으로 결합되어 있는 피니언(pinion)(18)을 구비한 랙 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 동력 전달 수단(12)은 나선형 안내 경사로(20)를 구비하며 랙(19)과 트위스트 부재(8)의 사이에 개재되어 있는 동력 전달 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라이웨이트(14)는 회전 부재(13) 상에서 서로 독립적으로 반경 방향으로 병진 운동하도록 장착되어 있는 두 개의 기본 플라이웨이트(27, 28)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트 부재(8)는 블레이드 가장자리에 힌지 연결되기 위한 힌지 수단이 제공되어 있는 플랩(10)이며, 상기 힌지 수단이 결합 수단(9)을 형성하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 트위스트 부재(8)는 블레이드(2)의 적어도 하나의 벽(16)에 고정되기 위한 고정 수단이 제공되어 있는 토션 암(torsion arm)(15)으로 마련되어 있으며, 상기 고정 수단이 결합 수단(9)을 형성하는 것을 특징으로 하는 트위스트 기구.
    
16. 제 1 항에 따른 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 블레이드(2).
    

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