KR20130096188A - 테일 로터를 가지는 회전익 항공기와, 테일 로터의 동작을 최적화하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메인 리프트 로터(2), 테일 로터(5), 및 상기 메인 리프트 로터(2)와 협력하는 메인 기어박스(3)를 구동하는 파워 플랜트(4)를 가지는 회전익 항공기(1)에 관한 것으로, 상기 테일 로터(5)에는 가변 피치(I)의 복수의 블레이드(10) 및 피치 수정 장치(20)가 제공되고, 상기 항공기(1)는 상기 피치 수정 장치(20)를 제어하기 위한 제어 수단(30)을 가진다. 항공기(1)는 상기 테일 로터(5)를 회전시키기 위한 전기 모터(9)와, 제어 수단(30), 전기 모터(9), 및 피치 수정 장치(20)에 연결된 조절기 수단(TRCU)을 포함한다. 조절기 수단(TRCU)은 상기 피치 수정 장치(20)에 전송되는 피치에 관한 제 1 세트포인트 및 상기 전기 모터(9)에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 제 2 세트포인트를 발생시킨다.

Description

테일 로터를 가지는 회전익 항공기와, 테일 로터의 동작을 최적화하는 방법{A ROTARY WING AIRCRAFT HAVING A TAIL ROTOR, AND A METHOD OF OPTIMIZING THE OPERATION OF A TAIL ROTOR}

본 출원은 본 명세서 전문이 참조로서 통합되고, 2012년 2월 21일자로 출원된 FR1200502호의 이익을 주장한다.

본 발명은 테일 로터를 구비한 회전익 항공기 및 테일 로터의 동작을 최적화하는 방법에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명은 안티-토크(anti-torque) 테일 로터를 포함하는 회전익 항공기의 기술 분야에 관련된다. 테일 로터는 동체 상의 메인 로터에 의해 가해진 토크에 대항하는 역할을 하고, 또한 한쪽으로 흔들리는 항공기를 제어하는 역할을 한다.

일반적으로, 회전익 항공기는 회전시 안티-토크 테일 로터와 메인 리프트 로터 모두를 구동하는 파워 플랜트를 가질 수 있다. 그러한 항공기는 파워 플랜트와 메인 로터 사이에 개재된 메인 파워 변속기 기어박스(MGB: main power transmission gearbox)를 포함하는 기계적인 변속기를 가질 수 있다.

이 테일 로터는 파워 플랜트 또는 메인 파워 변속기 기어박스에, 직접 또는 테일 기어박스를 통해 연결될 수 있다.

이 기어박스들은 종종 회전 속도를 감소시키기 위한 고정된 비를 나타낸다.

이러한 상황에서, 회전익 항공기의 메인 로터의 회전 속도 및 테일 로터의 회전 속도는 항공기의 기계적인 변속기에 의해 결정되는 변하지 않는 비와 연관된다.

또한, 액세서리들(accessories)은 항공기의 기어박스에 연결될 수 있다. 따라서 이들 엑세서리는 추가적인 구속을 일으킨다.

그 결과, 메인 로터 및 테일 로터는 서로 독립적으로 최적화되지 않는다. 따라서 메인 로터 및 테일 로터의 정해지는 크기는 제작자가 선택한 절충안의 결과들이다.

이 기계적인 변속기는 항공기에 앙력을 제공하기 위해, 메인 로터가 최적화된 방식으로 동작할 수 있도록 만들어질 수 있다.

일 예로서, 테일 로터는 상기 기계적인 변속기 및 곤란해지는 비행 단계의 작용으로서 그 크기가 정해진다. 그러한 비행 곤란 단계는 최대 측풍 및 최대 중량 상태에서 최대 고도에서 호버링 비행하는 것에 해당될 수 있다.

하지만, 테일 로터는 다른 비행 단계들 동안에 최적화되지 않는 효율성을 제공할 위험을 무릅쓴다. 이러한 상황은 특히 테일 로터의 크기 규정을 위해 사용된 그러한 비행 곤란 단계가 항공기 수명에 걸쳐 비교적 드물게 일어날 때 강제되는 것이다.

적어도 2개의 속도 비를 가지는 기어박스를 사용하는 것을 생각해볼 수 있다.

따라서, 그러한 기어박스는 제작자에게 더 큰 자유를 준다. 그렇지만, 크기 규정을 위해 이용 가능한 옵션들은 제한된 채로 남아 있다는 점이 이해될 수 있다.

문헌 US2378617호는 메인 파워 변속기 기어박스를 통해 파워 플랜트에 의해 구동된 메인 로터를 가지는 항공기를 제안한다. 또한, 항공기는 전기 모터에 의해 구동된 고정된 피치 블레이드들을 구비한 선회하는 테일 로터를 가진다.

이후 조종사는 제 1 수동 수단의 도움으로 전기 모터의 회전 속도를, 그리고 제 2 수동 수단의 도움으로 테일 로터의 위치를 제어한다.

유사하게, 문헌 US2010/0123039호는 전기 모터에 의해 구동되는 고정된-피치 테일 로터를 가지는 항공기를 제안한다.

센서는 한쪽으로 흔들림(yaw) 제어 수단의 위치를 결정한다. 이후 세서는 전기 모터를 조절하기 위해 유닛과 정보를 교환한다. 이후 조절기 유닛은, 전지 모터의 회전 방향 및 속도를 결정한다.

그러한 상황에서, 문헌 US2378617호 및 US2010/0123039호는 고정된-피치 테일 로터를 제어하기 위해 전기 모터를 사용하는 것을 제안한다.

그러므로, 회전익 항공기의 메인 로터 및 테일 로터는 서로 독립적으로 그 크기가 정해질 수 있다. 전기 모터를 사용하게 되면 테일 로터와 메인 로터 사이의 의존성 관계를 제거하는 것을 가능하게 한다.

그렇지만, 전기 모터를 사용하는 것이 어려운 것으로 보여진다.

현재 회전 속도보다 큰 세트포인트(setpoint) 속도를 달성하기 위해, 전기 모터의 회전 속도는 증가될 필요가 있다. 전기 모터는 가속되는데 반해, 전기 모터의 회전 속도는 그것이 세트포인트 속도와 실질적으로 같은 값으로 안정화하기 전에, 세트포인트 속도를 초과하는 위험을 무릅쓰게 된다. 때때로 당업자는 이러한 현상을 "세트포인트 오버슈트(setpoint overshoot)"라고 칭한다.

이러한 세트포인트 오버슈트 현상은 또한 테일 로터의 공기 역학 현상에 의해 증폭될 수 있다.

이 세트포인트 오버슈트 현상은 때때로 PID(proportional integral derivative)라고 알려진 조절 관계를 사용하여 취급된다.

또한, 전기 모터 및 테일 로터를 포함하는 조립체는 때때로, 회전시 무시할 수 없는 관성을 나타낼 수 있다. 그러한 관성은 갑작스런 맹렬한 돌풍에 대항하는 경우 해로울 수 있다.

문헌 US2009/0140095호는 오직 전기 에너지의 도움으로만 동작하는 회전익 항공기를 서술하고 있다.

따라서 그러한 항공기는 제 1 전기 모터에 의해 회전 구동되는 메인 로터와, 제 2 전기 모터에 의해 회전 구동되는 테일 로터를 가진다.

그러한 항공기에는 메인 로터 및 테일 로터를 제어하기 위한 제어 시스템이 제공된다. 그러한 제어 시스템은 로터들의 속도 및 자동조종(autopilot) 시스템을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것으로 보인다.

또한, 어떤 항공기는 덕트가 있는(ducted) 테일 로터를 나타낸다. 그러한 덕트가 있는 테일 로터는 그것의 특별한 특징들로 인해 유리하다. 그렇지만, 덕트가 있는 테일 로터 및 덕트가 없는 테일 로터는 상이하게 제어된다.

그러한 상황에서, 조종사들은 덕트가 없는 테일 로터를 가지는 항공기를 비행시키는데 익숙해 있던 조종사들은, 덕트가 있는 테일 로터를 가지는 항공기를 제어하도록 그들의 조종을 적응시키는 것일 필요하다. 제어 수단의 움직임의 기능으로서 테일 로터에 의해 발전된 추력을 주는 거동 곡선은 덕트가 있는 테일 로터와는 달리 덕트가 없는 테일 로터의 경우 비교적 선형적이다.

이러한 기술적인 배경에는 또한 문헌 EP2327625호가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 테일 로터의 크기 규정 및/또는 동작이 최적화될 수 있게 하는 항공기를 제안하는 것으로, 이러한 테일 로터는, 예컨대 동작 세트포인트 상에 신속하게 수렴할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전익 항공기는 메인 리프트 로터 및 테일 로터를 가지고, 이 경우 항공기는 또한 메인 로터를 구동하는 메인 파워 변속기 기어박스를 구동하는 파워 플랜트를 가진다. 더 구체적으로, 본 발명은 문헌 US2009/0140095호와는 달리, 적어도 하나의 연료-연소 엔진을 포함하는 파워 플랜트에 의해 구동된 메인 로터를 가지는 항공기에 관한 것이다.

게다가, 테일 로터에는 복수의 가변-피치 블레이드들이 제공되고, 피치 수정 장치가 제공되는데, 항공기는 그러한 피치 수정 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 가진다.

예컨대, 피치 수정 장치는 적어도 하나의 서보-제어를 포함할 수 있다. 이후 제어 수단은 페달과 같은 수동 수단 또는 피치 변동 순서를 발생시키기 위한 자동조종 타입 자동 수단 또는 상기 피치를 변화시키기 위한 순서를 발생시키기 위한 자동 수단 및 수동 수단이 결합된 것을 포함할 수 있다.

항공기는 또한 제어 수단, 전기 모터, 및 피치 수정 장치에 연결되는 조절기 수단과 테일 로터를 회전시키기 위한 전기 모터를 포함한다. 이 조절기 수단은 피치 수정 장치에 전송되는 피치에 관련된 제 1 세트포인트와, 또한 전기 모터에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 제 2 세트포인트를 발생시키는 역할을 한다.

테일 로터는 선택적으로 시계 방향 또는 반시계 방향의 어느 한쪽 방향으로만 구동될 수 있다.

그렇지만, 일 변형예에서는, 테일 로터가 선택적으로 시계 방향 또는 반시계 방향 모두 어느 한쪽으로 구동될 수 있다. 이후 조절기 수단은 테일 로터의 회전 방향을 특정하는 제 3 세트포인트를 발생시킬 수 있다.

전기 모터는 안전상의 이유로 중복되는 방식으로 제공될 수 있다는 점이 이해될 수 있다.

그러므로 항공기는 메인 로터 및 테일 로터가 선택적으로 크기가 규정될 수 있게 하는데, 이는 항공기가 2개의 별개의 구동 시스템을 가지기 때문이다.

메인 로터 변속기 기어박스의 회전 속도는, 메인 로터의 회전 속도를 결정한다. 그렇지만, 테일 로터의 동작은 적어도 전기 모터에 의해 결정된다.

또한, 항공기는 사용에 있어 큰 융통성을 제공한다.

테일 로터에 의해 가해진 추력은 전기 모터에 의해서만 제어되는 것이 아니라, 테일 로터의 블레이드 피치에 의해 제어된다.

그러므로, 전기 모터와 함께 블레이드 피치 모두를 제어함으로써, 전술한 세트포인트 오버슈트 현상을 제한 또는 심지어 제거하는 것이 가능하다.

예컨대, 조절기 수단은 속도 세트포인트인 제 2 세트포인트에 도달하기 위해, 전기 모터의 회전 속도 증가를 요구할 수 있다. 그렇게 되면, 세트포인트 오버슈트 현상을 회피하기 위해, 전기 모터의 회전 속도가 증가하면서, 블레이드들의 피치를 수정하는 것이 가능하다.

또한, 항공기는 상황에 따라 빠르거나 느릴 수 있는 지시에 대한 테일 로터의 응답을 얻는 것을 가능하게 한다.

제 2 세트포인트들이 적용하는 모터 파라미터는 전기 모터에 의해 발전된 토크이거나 전기 모터의 회전 속도일 수 있다.

전기 모터에 의해 발전된 토크는 그것을 통과하는 전류의 크기의 함수이므로, 전기 모터의 토크에 있어서의 변동은 메인 로터와 테일 로터를 포함하는 조립체의 회전 관성에 의해 억제되지 않는다. 그러므로, 전기 모터의 토크 서보-제어를 사용할 때, 매우 빠른 제어를 얻는 것이 가능하다. 예컨대, 조종사가 돌풍에 대처하기 위해 제어 수단이 신속히 조치를 취하게 되면, 그러한 조치 지시는 토크에 있어서의 전기 모터를 서보 제어하기 위한 제 2 세트포인트를 생성할 수 있다.

반대로, 전기 모터의 회전 속도를 서보 제어하기 위한 수단을 사용하여 매우 느린 조종이 수행될 수 있다.

본 발명은 덕트가 있는 테일 로터들을 가지는 항공기에 관한 특별한 장점을 제공하는데, 이는 본 발명이 덕트가 있는 테일 로터의 거동이 덕트가 없는 테일 로터의 거동 쪽으로 향하게 하는 것을 가능하게 하기 때문이다. 전기 모터 및 블레이드 피치 모두를 제어함으로써, 덕트가 있는 테일 로터에 관한 거동 곡선을 수정하는 것이 가능하게 된다.

또 다른 양상에서는, 조절기 수단이 저장된 조절 관계들을 적용할 수 있어, 테일 로터가 항상 최적화된 에너지 효율을 생성하는 사용 범위들에서 동작하게 된다.

종래의 항공기에서는, 테일 로터가 메인 로터가 사용되는 현재 속도에 의해 결정되는 동작 범위에서 동작한다. 하지만, 비행 상태에 따라, 테일 로터 및 메인 로터는 그것들 각각의 동작이 최적화되는 것을 보장하기 위해, 상이하거나 심지어 반대되는 파워에 있어서의 변동을 요구할 수 있다.

테일 로터를 메인 로터로부터 분리시킴으로써, 각각의 로터가 적절한 범위에서 동작하도록 하는 것이 가능해진다.

그러한 상황에서는, 조절기 수단의 방향 조정에 관한 마진은, 조절기 수단이 전기 모터뿐만 아니라 블레이드 피치에 작용한다는 사실로 인해 증가된다.

게다가, 테일 로터의 동작은 공기 역학 교란에 의해 방해를 받을 수 있다. 그러한 상황에서는, 전기 모터의 조절 관계들은 그러한 교란의 영향이 최소화될 수 있게 한다.

또한, 항공기는 다음 특징들 중 하나 이상을 가질 수 있다.

항공기는 특히 전기 모터에 전기적으로 동력을 공급하기 위해, 상기 메인 파워 변속기 기어박스에 연결된 전기 발생기를 포함할 수 있다.

또한, 항공기는 선택적으로 발전기에 연결된 배터리를 포함한다.

파워 플랜트는 발전기를 구동하는 메인 파워 변속기 기어박스를 구동한다. 발전기에 의해 만들어진 전기 에너지는 이후 만약 있다면, 배터리 및/또는 전기 모터에 전송된다. 배터리는 또한 전기 모터에 전기적으로 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.

제 1 실시예에서, 테일 로터는 오직 전기 모터의 도움으로 구동될 수 있다.

제 2 실시예에서, 상기 항공기는 상기 테일 로터를 기계적으로 구동하는 차동 시스템을 포함하고, 상기 전기 모터는 상기 차동 시스템과 협력하며, 기계적 변속기가 상기 차동 시스템에 상기 메인 파워 변속기 기어박스를 연결시킨다.

이후 테일 로터는 메인 파워 변속기 기어박스를 통해 기계적으로, 또는 전기 모터를 통해 전기적으로, 또는 기계적으로 및 전기적으로 구동될 수 있다.

기계적인 구동 동안, 전기 모터는 테일 로터의 동작을 최적화하기 위해, 발전기 모드에서 선택적으로 동작할 수 있다.

따라서, 실시예와는 무관하게, 전기 모터는 전기 모터 및 전기 발생기와 결합될 수 있다.

더 나아가, 항공기는 항공기의 현재 비행 단계를 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 이들 비행 단계를 결정하기 위한 수단은 조절기 수단에 연결된다.

이후, 조절기 수단은 테일 로터가 높은 에너지 효율을 나타내는 동작 범위에서 동작하게 하기 위해, 비행 단계를 고려한다.

또 다른 양상에서는, 항공기가 제어 수단에 의해 요구된 상기 피치의 변동 속도를 결정하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 제 2 세트포인트에 의해 제어되는 파라미터는 이후 회전 속도의 함수로서 임의로 선택된다.

회전익 항공기 외에, 본 발명은 또한 항공기의 테일 로터의 동작을 최적화하는 방법을 제공한다. 항공기는 메인 리프트 로터 및 테일 로터를 가지고, 그 경우 항공기는 메인 로터의 회전을 구동시키는 메인 파워 변속기 기어박스를 구동하는 파워 플랜트를 가지며, 테일 로터에는 가변 피치를 가진 복수의 블레이드 및 블레이드들의 피치를 수정하기 위한 피치 수정 장치가 제공되며, 항공기는 피치 수정 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 가진다.

또한, 이러한 방법에서 테일 로터를 회전시키기 위한 전기 모터가 제공되고, 제어 수단 및 전기 모터, 그리고 피치 수정 장치에 연결되는 조절기 수단이 제공되며, 이 조절기 수단은 피치 수정 장치에 전송되는 피치에 관한 적어도 제 1 세트포인트 및 전기 모터에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 적어도 제 2 세트포인트, 및 임의로 테일 로터의 회전 방향을 특정하는 적어도 하나의 제 3 세트포인트를 발생시키는 저장된 명령어들을 구현한다.

그러므로, 조절기 수단은 계산 유닛과 메모리를 포함할 수 있는데, 이 경우 메모리는 제 1 세트포인트, 제 2 세트포인트, 및 제 3 세트포인트를 발생시키기 위해, 만약 있다면 관련된 부재(member)들에 그것들을 전송하기 위해, 계산 유닛에 의해 실행되는 명령어들을 담고 있다.

이들 세트포인트가 발생되는 방식은 테일 로터의 동작을 최적화하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 덕트가 있는 테일 로터의 거동이 덕트가 없는 테일 로터의 거동 쪽으로 가도록 하는 것이 가능해진다.

조절기 수단은, 각각의 타입의 적어도 하나의 세트포인트, 또는 실제로는 각 타입의 복수의 세트포인트를 발생시킬 수 있다.

예컨대, 조절기 수단은 테일 로터의 거동을 다듬기 위해, 마지막 제 1 세트포인트가 후속하는, 중간 제 1 세트포인트가 계산되는 것을 초래하는 예산 명령어들을 포함할 수 있다. 이 방법은 최적화된 중간 동작점들을 통과함으로써, 소위 "최종(final)" 세트포인트에 도달하는 것을 가능하게 한다.

일 변형예에서, 조절기 수단은 도달되어야 하는 추력 세트포인트의 함수로서, 제 1 세트포인트 및 제 2 세트포인트, 그리고 선택적으로 제 3 세트포인트를 주는 적어도 하나의 조절 관계를 포함할 수 있고, 이 경우 추력 세트포인트는 제어 수단으로부터 오는 지시로부터 발생된다.

그러한 상황에서는, 제작자가 테일 로터에 의해 발전될 세트포인트 추력의 함수로서, 최적의 피치 및 최적의 파라미터를 주는 동작 곡선을 끌어내기 위해 시험 또는 계산을 수행한다.

도달되어야 하는 세트포인트 추력에 기초하여, 조절기 수단은 그것으로부터 그것들의 메모리에 저장되는 명령어들을 적용함으로써, 전송되어야 할 세트포인트들을 추론한다.

세트포인트 추력은, 테일 로터가 방출하는 잡음을 최소화하고, 연료 소비 또는 비행 지속 기간을 최적화하기 위해, 또는 예컨대 에너지 효율을 최대화하기 위해, 발생될 수 있다.

일 변형예에서, 조종사는 조종사가 도달하려고 하는 목표의 함수로서 조절 관계들을 선택하는 선택권을 가진다. 인구가 밀집한 영역 위를 비행할 때, 조종사는 예컨대 잡음 발생을 제한하려는 조절 관계들을 선택할 수 있는데 반해, 인구가 빈약한 영역에서는, 조종사가 예컨대 에너지 효율을 높이는 조절 관계들을 선택할 수 있다.

또한, 조절기 수단은 전기 모터에 의해 발전된 토크의 수정을 요구하는 적어도 하나의 토크 조절 관계를 포함할 수 있고, 전기 모터의 회전 속도의 수정을 요구하는 적어도 하나의 속도 조절 관계를 포함할 수 있다.

이후, 조절기 수단은 제어 수단이 테일 로터에 의해 발생된 추력에 있어서의 빠른 변동을 요구할 때에는 적어도 하나의 토크 조절 관계를, 그리고 제어 수단이 테일 로터에 의해 발생된 추력의 느린 변동을 요구할 때에는 적어도 하나의 속도 조절 관계를 구현할 수 있다.

상기 변동은 그것이 제작자게 결정된 임계치 위에 있을 때에는 빠른 것으로, 그러한 임계치 아래에 있을 때에는 느린 것으로 간주된다.

일 변형예에서, 조절기 수단은 제작자게 결정한 비행 단계들의 목록으로부터 항공기의 현재 비행 단계를 식별하고, 각각의 기설정된 비행 단계는 적어도 하나의 조절 관계와 연관된다.

그러므로, 조절기 수단은 다양한 비행 단계들의 특정 특징들을 고려함으로써, 테일 로터의 효율을 최적화한다.

예컨대, 상기 조절기 수단은 제 1 세트포인트 및 제 2 세트포인트, 그리고 아마도 제 3 세트포인트를

·현재 비행 단계를 결정하고,

·현재 비행 단계와 연관된 최적의 이론상 추력을 결정하며,

·상기 이론상 추력에 제어 수단에 의해 요구된 추력 차이를 더한 합과 같은 세트포인트 추력을 결정하고,

·제 1 세트포인트, 제 2 세트포인트, 및 만약 있다면 제 3 세트포인트를 세트포인트 추력으로부터 추론하기 위한 적어도 하나의 조절 관계를 구현함으로써, 결정한다.

본 발명과 그것의 장점들은, 첨부 도면을 참조하고 예시를 통해 주어진 후속하는 실시예들의 상세한 설명으로부터 더 상세히 나타난다.

도 1은 본 발명의 항공기의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 항공기의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 방법을 설명하는 도면.

하나 이상의 도면에서 존재하는 요소들에는 그들 각각에 대해 동일한 참조 번호가 주어진다.

도 1은 회전익 항공기(1)의 제 1 실시예를 도시한다.

실시예와는 무관하게, 항공기(1)는 파워 플랜트(4)을 가진다. 이 파워 플랜트(4)는 적어도 하나의 엔진을 구비하고, 특히 연료 연소 엔진(4')을 구비한다.

파워 플랜트(4)는 메인 파워 변속기 기어박스(3)를 구동한다. 이 메인 파워 변속기 기어박스(3)는 양력을 제공하고 또한 추진력 가능성과, 항공기의 회전익의 부분을 형성하기 위한 메인 로터(2)의 회전을 구동한다. 따라서 항공기(1)는 헬리콥터 타입의 것일 수 있다.

메인 파워 변속기 기어박스는 또한 액세서리(6)들을 구동할 수 있다.

더 나아가, 항공기(1)는 안티-토크 테일 로터(5)를 가진다. 이 테일 로터(5)는 항공기의 동체(미도시) 상에서 메인 로터(2)에 의해 발생된 토크에 대항하기 위한 복수의 블레이드(10)를 포함한다.

블레이드(10)들의 피치(I)는 가변적이다. 그러한 상황에서는, 항공기가 제어 수단(30)으로부터의 지시에 따라 비행시, 블레이드(10)들의 이러한 피치를 수정하기 위한 제어 장치(20)를 포함한다.

그러한 제어 수단(30)은 블레이드 피치 변동 지시를 발생시키기 위한 수동 수단(31) 및/또는 자동 수단(32)을 포함할 수 있다. 이 수동 수단(31)은, 예컨대 페달들을 포함할 수 있고, 자동 수단은 자동조종 시스템을 포함할 수 있다.

테일 로터(5)가 메인 로터(2)와는 독립적으로 회전할 수 있게 하기 위해, 항공기는 전기 모터(9)를 포함한다.

이 전기 모터(9)는 "배터리"하고 흔히 부르는 저장 수단(8)에 의해, 및/또는 전기 발생기(7)에 의해 동력이 공급될 수 있다.

일 예로서, 발전기(7)가 메인 파워 변속기 기어박스(3)와 맞물린다. 이 메인 파워 변속기 기어박스(3)는 발전기(7)를 구동시켜, 전기를 만들어낸다.

이 발전기(7)는 전기 모터(9)에 전기 에너지를 직접 공급할 수 있다. 이 발전기(7)는 또한 전기를 저장 수단(8)에 공급할 수 있고, 이 저장 수단은 전기 모터(9)에 연결된다.

그러한 상황에서는, 항공기(1)가 조절기 수단(TRCU)을 포함한다. 이 조절기 수단(TRCU)은 계산 유닛과 메모리를 포함할 수 있고, 이 경우 계산 유닛은 메모리에 저장된 명령어들을 수행한다.

그러므로, 조절기 수단(TRCU)은 제어 수단(30)에 연결된 입력을 포함한다.

또한, 조절기 수단(TRCU)은 피치 수정 장치(30), 전기 모터(9), 및 선택적으로 유선 또는 무선 연결을 통한 발전기(7)와 배터리(8)와의 정보 교환을 위한 출력들을 포함한다.

따라서, 제어 수단(30)은 테일 로터에 의해 발생된 추력을 변화시키라는 지시를 조절기 수단(TRCU)에 보낼 수 있다. 자동 제어 수단(32)이 조절기 수단(TRCU)에 통합될 수 있는 점이 주시되어야 한다.

이러한 지시에 기초하고, 그것의 메모리에 저장된 명령어들을 사용하여, 조절기 수단은 피치 수정 장치(20)에 전송되는 제 1 피치 세트포인트와, 전기 모터(9)에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 제 2 세트포인트 모두를 확립한다. 또한, 조절기 수단은 전기 모터에도 보내지는, 테일 로터에 관한 회전 방향을 가리키는 제 3 세트포인트를 선택적으로 확립할 수 있다.

이 제 2 세트포인트는 전기 모터(9)에 의해 발전될 토크에 관한 세트포인트이거나, 전기 모터(9) 및 따라서 테일 로터(5)의 회전 속도에 관한 세트포인트일 수 있다.

조절기 수단은 전기 모터(9)를 동작시키기 위해 충분한 전력이 전달되는 것을 보장하도록, 저장 수단(8)과 조절기(7)를 제어할 수 있다.

전송을 위한 세트포인트를 결정하기 위해, 조절기 수단(TRCU)은 실행을 위한 적어도 하나의 조절 관계를 포함할 수 있다.

적어도 하나의 조절 관계는 제 1 세트포인트와 제 2 세트포인트, 및 존재한다면 제 3 세트포인트를 대응하는 세트포인트 추력(P)의 함수로서 줄 수 있고, 이 경우 그러한 세트포인트 추력(P)은 상기 제어 수단(30)으로부터 오는 지시에 기초하여 발생된다.

제작자는 가로좌표 축을 따라서는 테일 로터의 블레이드들에 관한 피치(I)를 그리고, 세로좌표 축을 따라서는 주어질 세트포인트 추력(P)을 그리는 챠트에서 곡선들의 세트를 확립할 수 있다. 그러한 세트에서의 각각의 곡선은, 전기 모터의 회전 속도, 그리고 따라서 테일 로터(5)의 회전 속도에 대응한다.

이러한 곡선들의 세트로부터, 제작자는 테일 로터(5)에 의해 발생된 잡음을 최소화하는 것, 또는 실제로는 테일 로터(5)의 효율성을 최대화하는 것과 같은 주어진 목표들을 충족시키는 최적 동작 곡선을 확립할 수 있다.

제어 수단에 의해 주어진 추력 변동으로부터 유도되는 세트포인트 추력에 기초하여, 이러한 동작 곡선으로부터 전송되어야 할 세트포인트들을 추론하는 것이 가능하다.

항공기, 및 특히 테일 로터(5)의 동작을 최적화하기 위해, 적어도 2개의 조절 관계들이 생각될 수 있다.

일 예로서, 조절기 수단은 전기 모터에 의해 발전된 토크의 수정을 요구하는 적어도 하나의 토크 조절 관계와, 전기 모터의 회전 속도의 수정을 요구하는 속도 조절 관계와 같이, 모터 파라미터마다 적어도 하나의 조절 관계를 가질 수 있다.

제어 수단에 의해 요구된 피치 변동 속도의 함수로서, 조절기 수단은 토크 조절 관계 또는 속도 조절 관계를 사용하는 것에 우선 순위를 줄 수 있다.

항공기는 제어 수단에 의해 요구된 상기 피치가 변하게 되는 속도를 결정하기 위한 시스템(35)을 포함할 수 있다. 이 속도 결정 시스템(35)은 종래의 타입일 수 있고, 조절기 수단(TRCU)과 정보를 교환할 수 있다.

또한, 현재 비행 단계가 또한 고려될 수 있다.

항공기(1)는 항공기(1)의 현재 비행 단계를 결정하기 위한 수단(50)을 가지고, 이들 비행 단계 결정 수단(50)은 조절기 수단(TRCU)에 연결된다. 예컨대, 항공기의 순방향 속도 및 그것의 고도의 도움으로, 비행 단계를 결정하는 것이 가능하다.

그러면, 조절기 수단은 현재 비행 단계와 연관되는 조절 관계들을 사용한다.

도 3을 참조하고, 세트포인트 추력을 결정하기 위해, 조절기 수단은 단계(101) 동안 현재 비행 단계를 식별할 수 있다.

메모리에 저장된 정보의 도움으로, 조절기 수단은 단계(102) 동안, 비행 단계와 연관되고, 예컨대 측풍에서의 0이 아닌 요(yaw) 각도에 대응하는 이론상 최적인 추력을 결정하기 위해 행동한다. 이러한 이론상 추력은, 테일 로터에 의해 전달된 잡음을 최소화하고, 연료 소비를 최적화하며, 비행 지속 기간을 최적화하거나, 실제로 예컨대 에너지 효율을 최대화하도록, 발생될 수 있다.

동시에, 그리고 단계(103) 동안, 조절기 수단은 제어 수단에 의해 요구된 추력 차이를 결정한다.

그러면 세트포인트 추력은 이론상 추력에 요구된 추력 차이를 더한 합과 같다.

이러한 세트포인트 추력에 기초하고, 단계(104) 동안, 조절기 수단은 전기 모터(9)와 피치 수정 장치(20)로의 전송을 위한 세트포인트들을 확립한다.

도 1의 제 1 실시예에서, 항공기는 오직 전기 모터만의 도움으로, 테일 로터(5)를 구동시킬 수 있다.

제 2 실시예에서는, 전기 모터(9)와 테일 로터(5) 사이에 차동 시스템(40)이 배치된다.

이후, 차동 시스템(40)과 메인 파워 변속기 기어박스(3) 사이의 전기 모터(9)와 함께 기계적인 변속기(80)가 배치된다.

그러므로, 테일 로터는 메인 파워 변속기 기어박스(3)에 의해 기계적으로 및/또는 전기 모터(9)에 의해 전기적으로 구동될 수 있다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 있어서, 다수의 변형예가 있을 수 있다. 비록 여러 실시예들이 위에서 서술되었지만, 모든 가능한 구현예를 총 망라하여 확인하는 것은 생각할 수 없다는 것이 바로 이해되어야 한다. 물론, 본 발명의 범위를 넘어서지 않는 등가 수단으로, 서술된 수단 중 임의의 것을 대체하는 것을 생각해볼 수 있다.

Claims (15)

1. 메인 리프트 로터(2) 및 테일 로터(5)를 가지는 회전익 항공기(1)로서,
   상기 항공기(1)는 메인 파워 변속기 기어박스(3)를 구동하는 적어도 하나의 연료-연소 엔진(4')을 가지고, 상기 메인 파워 변속기 기어박스(3)는 상기 메인 로터(2)를 구동시키며, 상기 테일 로터(5)에는 가변 피치(I)의 복수의 블레이드(10) 및 피치 수정 장치(20)가 제공되고, 상기 항공기(1)는 상기 피치 수정 장치(20)를 제어하기 위한 제어 수단(30)을 가지며, 상기 항공기(1)는 상기 테일 로터(5)를 회전시키기 위한 전기 모터(9) 및 조절기 수단(TRCU)을 포함하고, 상기 조절기 수단(TRCU)은 상기 피치 수정 장치(20)에 전송되는 피치에 관한 제 1 세트포인트 및 상기 전기 모터(9)에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 제 2 세트포인트를 발생시키기 위해, 상기 제어 수단(30), 상기 전기 모터(9), 및 상기 피치 수정 장치(20)에 연결되는, 회전익 항공기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 수단(30)은, 상기 피치를 변화시키라는 지시를 발생시키기 위해, 수동 수단(31) 또는 자동 수단(32)을 포함하거나, 상기 피치를 변화시키라는 지시를 발생시키기 위해, 수단 수단(31)과 자동 수단(32) 모두를 포함하는, 회전익 항공기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 항공기(1)는 상기 전기 모터(9)에 전기적으로 동력을 공급하기 위해, 상기 메인 파워 변속기 기어박스(3)에 연결된 발전기(7)를 포함하는, 회전익 항공기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 항공기(1)는 상기 발전기(7)에 연결된 배터리(8)를 포함하는, 회전익 항공기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 항공기(1)는 상기 테일 로터(5)를 기계적으로 구동하고 상기 전기 모터(9)와 협력하는 차동 시스템(40)과, 상기 메인 파워 변속기 기어박스(3)를 상기 차동 시스템(40)에 연결하는 기계적인 변속기(80)를 포함하는, 회전익 항공기.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 전기 모터(9)는 전기 모터와 발전기가 결합된 것인, 회전익 항공기.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 항공기(1)는 상기 항공기(1)의 현재 비행 단계를 결정하고, 상기 조절기 수단(TRCU)에 연결되는 비행 단계를 결정하기 위한 수단(50)을 포함하는, 회전익 항공기.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터 파라미터는 상기 전기 모터(9)의 토크이거나, 상기 전기 모터(9)의 회전 속도인, 회전익 항공기.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 항공기(1)는 상기 제어 수단에 의해 요구된 상기 피치의 변동 속도를 결정하기 위한 시스템(35)을 포함하는, 회전익 항공기.
   
10. 메인 리프트 로터(2)를 가지는 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법으로서,
    상기 항공기(1)는 상기 메인 리프트 로터(2)의 회전을 구동하는 메인 파워 변속기 기어박스(3)를 구동하는 파워 플랜트(4)를 가지고, 상기 테일 로터(5)는 가변 피치(I)의 복수의 블레이드(10) 및 상기 블레이드들의 피치를 수정하기 위한 피치 수정 장치(20)가 제공되고, 상기 항공기(1)는 상기 피치 수정 장치(20)를 제어하기 위한 제어 수단(30)을 가지며, 상기 테일 로터(5)를 회전시키기 위한 전기 모터(9)가 제공되고, 상기 제어 수단(30), 상기 전기 모터(9), 및 상기 피치 수정 장치(20)에 연결되는 조절기 수단(TRCU)이 제공되며, 상기 조절기 수단(TRCU)은 상기 피치 수정 장치에 전송되는 피치에 관한 적어도 제 1 세트포인트와, 상기 전기 모터에 전송되는 모터 파라미터를 제어하기 위한 적어도 제 2 세트포인트를 발생시키기 위해 저장된 명령어들을 구현하는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조절기 수단(TRCU)은 도달되어야 하는 추력 세트포인트(P)의 함수로서, 제 1 세트포인트와 제 2 세트포인트를 주는 적어도 하나의 조절 관계를 실행하고, 상기 추력 세트포인트(P)는 상기 제어 수단(30)으로부터 오는 지시로부터 발생되는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조절기 수단(TRCU)은, 상기 전기 모터(9)에 의해 발전된 토크의 수정을 요구하는 적어도 하나의 토크 조절 관계와, 상기 전기 모터(9)의 회전 속도의 수정을 요구하는 적어도 하나의 속도 조절 관계를 실행하는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 조절기 수단(TRCU)은, 상기 조절기 수단이 상기 테일 로터(5)에 의해 발생된 추력에 있어서의 빠른 변동을 요구할 때의 적어도 하나의 토크 조절 관계와, 상기 조절기 수단이 상기 테일 로터(5)에 의해 발생된 추력의 느린 변동을 요구할 때의 적어도 하나의 속도 조절 관계를 구현하는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 조절기 수단(TRCU)은, 제작자에 의해 기설정된 비행 단계들의 목록으로부터 상기 항공기(1)의 현재 비행 단계를 식별하고, 비행의 각각의 기설정된 단계는 적어도 하나의 조절 관계와 연관되는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 조절기 수단은
    ·현재 비행 단계를 결정하고,
    ·현재 비행 단계와 연관된 최적의 이론상 추력을 결정하며,
    ·상기 이론상 추력에 상기 제어 수단에 의해 요구된 추력 차이를 더한 합과 같은 세트포인트 추력을 결정하고,
    ·상기 세트포인트 추력으로부터 제 1 세트포인트와 제 2 세트포인트를 추론하기 위한 적어도 하나의 조절 관계를 구현함으로써, 상기 제 1 세트포인트와 상기 제 2 세트포인트를 결정하는, 회전익 항공기(1)의 테일 로터(5) 동작을 최적화하는 방법.
    

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