KR20140108881A - 항공기의 스핀 회복 낙하산 시스템 - Google Patents

항공기의 스핀 회복 낙하산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공기의 스핀 비행 시험 중 만일의 사태에 대비하여 항공기가 스핀(또는 실속) 상태로부터 안정한 상태로 회복할 수 있도록 지원하는 스핀 회복 낙하산 시스템에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 일 형태로서 본 발명은, 항공기를 스핀 상태로부터 안정한 상태로 회복시키는 스핀 회복 낙하산 시스템으로서, 낙하산 고정 명령 및 낙하산 고정해제 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 컨트롤 스위치부; 낙하산 전개 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 전개 스위치부; 상기 낙하산 고정 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저(riser)를 고정하고, 상기 낙하산 고정해제 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산 라이저의 고정을 해제하고, 또한 상기 낙하산 전개 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 상기 낙하산 라이저가 걸쳐진 스윙암을 강제 고정하는 동작들을 수행하며, 수행한 각각의 동작들에 관한 정보를 나타내는 상태 신호를 출력하는 낙하산 고정/방출 장치부; 낙하산 및 상기 낙하산을 수납하는 하우징을 포함하여 구성되는 낙하산 어셈블리부; 상기 낙하산과 연결되어 있는 트랙터 로켓을 포함하는 트랙터 로켓부로서, 상기 트랙터 로켓은 항공기의 비행 방향과 반대되는 방향으로 발사되는 구조로 구성되는, 상기 트랙터 로켓부; 및 상기 컨트롤 스위치부와 상기 전개 스위치부로부터 전달되는 명령 신호들 및 상기 낙하산 고정/방출 장치부로부터 전달되는 상태 신호에 따라 그 신호에 대응하는 제어 명령을 발생시키는 컨트롤러부를 포함하는 스핀 회복 낙하산 시스템을 제공한다.

Description

항공기의 스핀 회복 낙하산 시스템{SPIN RECOVERY PARACHUTE SYSTEM FOR AIRCRAFT}
본 발명은 항공기의 스핀 회복 낙하산 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항공기의 스핀 비행 시험 중 만일의 사태에 대비하여 항공기가 스핀(또는 실속) 상태로부터 안정한 상태로 회복할 수 있도록 지원하는 스핀 회복 낙하산 시스템에 관한 것이다.
KC-100 항공기 개발 사업은 단발 피스톤 프로펠러 항공기를 개발하여 국내 인증기관으로부터 항공기의 형식증명(Type Certificate)을 획득하기 위한 사업이다. 국내 감항인증 기준(KAS, Korea Airworthness Standards)에 따르면, Part23급 항공기는 스핀이나 실속에 진입하더라도 곧바로 회복할 수 있어야 한다.
스핀은 항공기가 고받음각 기동 중 발생할 수 있는 비선형적인 거동이므로 해석, 축소모델을 이용한 풍동시험 등을 통해 스핀 및 회복특성을 완전히 예측하기 어렵기 때문에 비행시험을 통한 검증이 필수적이다.
그런데, 개발항공기는 스핀 특성을 정확히 알 수 없으므로 스핀 회복성이 검증될 때가지 스핀 회복 낙하산 시스템을 장착하여 비행시험을 수행해야 한다.
KC-100 항공기는 실속 등으로 인해 스핀에 진입하더라도 러더(Rudder) 페달을 이용하여 스핀 억제 모멘트(Anti-yawing moment)를 가함으로써 스핀 회복이 될 수 있도록 설계되어 있다.
그러나, 조종사가 스핀 회복을 위한 절차에 따라 조치를 취했음에도 스핀 회복이 되지 않는 경우에는 스핀 회복 낙하산 시스템을 사용하여 강제로 스핀회복을 시켜줄 필요가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점들을 감안하여 착안된 것으로서, 항공기의 스핀 비행 시험 중 발생할 수 있는 항공기 스핀(또는 실속) 상태로부터 안정한 상태로 회복할 수 있도록 지원하는 스핀 회복 낙하산 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 형태는, 항공기를 스핀 상태로부터 안정한 상태로 회복시키는 스핀 회복 낙하산 시스템으로서, 낙하산 고정 명령 및 낙하산 고정해제 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 컨트롤 스위치부; 낙하산 전개 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 전개 스위치부; 상기 낙하산 고정 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저(riser)를 고정하고, 상기 낙하산 고정해제 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산 라이저의 고정을 해제하고, 또한 상기 낙하산 전개 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 상기 낙하산 라이저가 걸져친 스위암을 강제 고정하는 동작들을 수행하며, 수행한 각각의 동작들에 관한 정보를 나타내는 상태 신호를 출력하는 낙하산 고정/방출 장치부; 낙하산 및 상기 낙하산을 수납하는 하우징을 포함하여 구성되는 낙하산 어셈블리부; 상기 낙하산과 연결되어 있는 트랙터 로켓을 포함하는 트랙터 로켓부로서, 상기 트랙터 로켓은 항공기의 비행 방향과 반대되는 방향으로 발사되는 구조로 구성되는, 상기 트랙터 로켓부; 및 상기 컨트롤 스위치부와 상기 전개 스위치부로부터 전달되는 명령 신호들 및 상기 낙하산 고정/방출 장치부로부터 전달되는 상태 신호에 따라 그 신호에 대응하는 제어 명령을 발생시키는 컨트롤러부를 포함하는 스핀 회복 낙하산 시스템을 제공한다.
정상작동 시에, 상기 컨트롤러부는, 상기 낙하산 고정/방출 장치부가 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 신호를 상기 낙하산 고정/방출 장치부로부터 수신한 경우, 상기 전개 스위치부가 작동 불가능한 상태로 되도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다.
정상작동 시에, 상기 컨트롤러부는, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 상기 전개 스위치부로부터 수신한 경우, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점 이후로부터 일정한 시간 이내에 상기 트랙터 로켓을 자동으로 발사시키는 제어 동작을 수행할 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러부는, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 상기 전개 스위치부로부터 수신한 경우, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점으로부터 5초 후에 상기 트랙터 로켓을 자동으로 발사시키는 제어 동작을 수행할 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 상기 컨트롤 스위치부는 낙하산 방출 명령을 입력하는 수단으로서 더 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 상기 낙하산 고정/방출 장치부는 상기 낙하산 방출 명령에 관한 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저를 강제 절단하는 동작을 수행할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템이 장착된 항공기의 외관을 보여주는 도면.
도 1b는 도 1a의 항공기를 다른 각도에서 바라본 도면.
도 1c 및 도 1d는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템의 구성을 설명하기 위한 외관 사시도 및 블록도.
도 2는 트랙터 로켓의 발사에 따라 산줄과 캐노피가 전개낭으로부터 완전히 전개된 상태를 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템에 적용되는 컨트롤 스위치부, 전개 스위치부 및 컨트롤러부의 일 예를 나타낸 도면.
도 4b는 도 4a 중의 컨트롤 스위치부를 확대하여 나타낸 도면.
도 4c는 도 4a 중의 전개 스위치부를 확대하여 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템에 적용되는 낙하산 고정/방출 장치부의 일 예를 나타낸 도면.
도 6aa 내지 도 6c는 도 5의 낙하산 고정/방출 장치부의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템에 적용되는 낙하산 어셈블리부 및 트랙터 로켓부의 외관을 보여주는 사시도.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 낙하산 어셈블리부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 8c는 도 7의 트랙터 로켓부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템이 장착된 항공기의 외관을 보여주는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 항공기를 다른 각도에서 바라본 도면이며, 도 1c 및 도 1d는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템의 구성을 설명하기 위한 외관 사시도 및 블록도이다.
도 1a 내지 도 1d를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)은 크게 컨트롤 스위치부(10); 전개 스위치부(20); 컨트롤러부(30); 낙하산 고정/방출 장치부(40); 낙하산 어셈블리부(50); 및 트랙터 로켓부(60)를 포함하여 구성된다.
컨트롤 스위치부(10)는 낙하산 고정 명령, 낙하산 고정해제 명령 및 낙하산 방출 명령을 포함하는 각종 제어 명령을 입력하고, 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 동작 상태 정보를 표시하기 위한 수단으로서 제공된다. 이를 위해, 컨트롤 스위치부(10)는 스핀 회복 낙하산 시스템의 동작 상태를 나타내는 각종 인디케이터(indicator)들과 파워 스위치 버튼, ARM 스위치 버튼 및 낙하산 방출 스위치 버튼(Jettison Switch Button)을 포함하고 있다.
전개 스위치부(20)는 낙하산 전개 명령을 입력하는 수단으로서 제공된다. 이를 위해, 전개 스위치부는(20) 낙하산을 펼치도록 하는 제어 명령을 입력하기 위한 전개 스위치 버튼을 포함하고 있다.
컨트롤러부(30)는 컨트롤 스위치부(10)와 전개 스위치부(20)로부터 전달되는 각종 명령 신호들 및 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 전달되는 상태 정보 신호에 따라 그 신호에 대응하는 제어 명령을 발생시키는 수단으로서 제공된다.
일 예로서, 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 정보 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 수신한 경우, 전개 스위치부(20)가 작동 불가능한 상태로 되도록 제어할 수 있다.
일 예로서, 컨트롤러부(30)는 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 전개 스위치부(20)로부터 수신한 경우, 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점 이후로부터 일정한 시간 이내에(예를 들어, 입력 신호를 수신한 시점으로부터 5초 후) 트랙터 로켓(610)을 자동 발사시키는 제어 동작을 수행할 수 있다.
일 예로서, 컨트롤러부(30)는 낙하산 방출 명령에 관한 입력 신호를 컨트롤 스위치부(10)로부터 수신한 경우, 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 하여금 낙하산의 라이저를 강제 절단하도록 제어할 수 있다.
즉, 컨트롤러부(30)는 컨트롤 스위치부(10) 및 전개 스위치부(20)로부터의 명령 신호들에 따라 낙하산 고정/방출 장치부(40), 트랙터 로켓부(60)의 동작을 제어하며, 또한 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 전달되는 상태 정보 신호에 따라 전개 스위치부(20)의 작동 가능 여부를 제어한다. 여기서, 전개 스위치부(20)의 작동 가능 여부를 제어한다는 것의 의미는, 컨트롤러부(30)가 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 정보 신호를 수신한 경우에는, 전개 스위치부(20)가 작동 불가능한 상태로 되도록 제어하는 것을 의미하며, 이에 따라 낙하산의 라이저가 낙하산 고정/방출 장치부(40)에 완전히 고정된 경우에만 낙하산 전개 동작이 실행될 수 있도록 보장한다.
낙하산 고정/방출 장치부(40)는 낙하산 고정 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저를 고정하는 동작을 수행하고, 또한 낙하산 고정해제 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산 라이저의 고정을 해제하는 동작을 수행하며, 또한 낙하산 전개 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 상기 낙하산 라이저가 걸쳐진 스윙암(430)을 강제 고정하는 동작을 수행한다. 특히, 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 상술한 각각의 동작들에 관한 정보를 나타내는 동작 상태 신호를 외부로 출력하는 동작을 더 수행한다. 이를 위해, 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 파이로 록(452)을 강제 전진시킴으로써 스윙암(430)을 강제 고정시키는 수단인 파이로 록 이니시에이터(Pyro Lock Initiator)(451)와, 낙하산이 완전히 전개된 경우 커터(462)를 강제 전진시킴으로써 낙하산의 라이저를 끊어내는 수단인 커터 이니시에이터(Cutter Initiator)(461)를 포함하여 구성된다.
낙하산 어셈블리부(50)는 낙하산 팩(510, 520)과 상기 낙하 팩(510, 520)이 수납되는 공간이 내부에 형성되어 있는 낙하산 하우징(520)을 포함하여 구성된다. 일 예로서, 낙하산 팩은 전개낭(510)과 상기 전개낭(510)에 인출가능한 형태로 수납되는 캐노피(520)로 구성될 수 있다.
트랙터 로켓부(60)는 항공기의 비행 방향과 반대되는 방향으로 발사되는 트랙터 로켓(610) 및 상기 트랙터 로켓(610)이 수납되는 공간이 내부에 형성되어 있는 로켓 하우징(620)을 포함하여 구성된다. 일 예로서, 로켓 하우징(620)은 낙하산 하우징(520)의 일측에 고정될 수 있으며, 상기 로켓 하우징(620)에 수납되는 트랙터 로켓(610)의 외면에는 낙하산의 당김줄(L2)을 고정하는 연결 고리부(621)가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는, 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)은 트랙터 로켓(610)이 항공기의 후방측으로 발사됨에 따라 낙하산 하우징(520)에 수납된 낙하산이 전개되도록 한 것이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 상술한 구성의 스핀 회복 낙하산 시스템(1)이 비상시에 낙하산을 전개시키는 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
항공기가 스핀(또는 실속) 상태에 이른 경우, 조종사는 조종석 일측에 배치된 전개 스위치부(20) 중의 전개 스위치 버튼(210)을 누름으로써 낙하산 전개 명령을 입력할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 파이로 록 이니시에이터(Pyro Lock Initiator)(451)를 작동시켜서 파이로 록(452)을 스윙암(430)(구체적으로는, 라이저 지지용 원통부(432))에 고정시킨다.
이어서, 컨트롤러부(30)는 짧은 시간 이내(예를 들면, 0.5초 이내)에 트랙터 로켓(610)이 항공기의 진행 방향과 반대되는 방향으로 발사되도록 하는 제어 동작을 수행한다(도 3a).
이어서, 트랙터 로켓(610)에 연결된 당김줄(L2)에 일정 이상의 힘이 전달되면서, 낙하산 하우징(520)의 덮개(530)가 하우징(520)으로부터 분리되고, 동시에 덮개(530)와 연결된 전개낭(510)이 하우징(520)으로부터 빠져나온다(도 3b).
이어서, 낙하산의 산줄(L1)이 전개되고, 후속적으로 전개낭(510)으로부터 캐노피(520)가 빠져나오게 된다(도 3c). 설명의 용이함을 위하여, 트랙터 로켓(610)의 발사에 따라 산줄(L1)과 캐노피(520)가 전개낭(510)으로부터 완전히 전개된 상태를 도 2에 도시하였다.
이어서, 트랙터 로켓(610)이 항공기 진행의 반대 방향으로 더 비행함에 따라, 캐노피(520)와 전개낭(510) 사이의 브레이크 타이(Break Tie) 부분이 끊어지게 되며, 이에 따라 트랙터 로켓(610) 및 이에 연결된 전개낭(510)은 캐노피(520)로부터 분리 이탈된다(도 3d).
이에 따라, 순간적으로 캐노피(520)가 활짝 펼쳐지게 되면서 그 펼쳐진 캐노피(520)에 의하여 항공기의 낙하 속도가 감속되고, 결과적으로 항공기는 펼쳐진 캐노피(520)에 의하여 지지된 상태에서 차츰 스핀 상태로부터 회복되게 된다.
그 후에, 조종사는 조종석 일측에 배치된 컨트롤 스위치부(10) 중의 낙하산 방출 스위치 버튼(140)을 눌러서 낙하산 방출 명령을 입력할 수 있으며, 이에 따라 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 커터 이니시에이터(461)를 작동시켜서 주 낙하산의 라이저 부분을 끊어내는 동작을 수행하다.
참고로, 스핀 회복 낙하산 시스템(1)의 동작에 의해 스핀 상태로부터 벗어난 이후에 낙하산을 항공기로부터 분리 및 방출시키지 않으면 낙하산의 항력으로 인하여 항공기의 안전 귀환을 보장하기 어려우므로, 낙하산 방출 동작은 반드시 이루어져야 한다.
이하, 도 4a 내지 도 8b를 참조하여 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 적용되는 세부 구성을 설명하도록 한다.
[컨트롤 스위치부(10), 전개 스위치부(20) 및 컨트롤러부(30)]
도 4a는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 적용되는 컨트롤 스위치부(10), 전개 스위치부(20) 및 컨트롤러부(30)의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 4a 중의 컨트롤 스위치부(10)를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 4c는 도 4a 중의 전개 스위치부(20)를 확대하여 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 컨트롤 스위치부(10)는 스핀 회복 낙하산 시스템의 각종 동작 상태를 나타내는 여러가지 인디케이터(indicator)들(예를 들면, 백색의 "SAFE" 인디케이터(111), 녹색의 "ARMED" 인디케이터(112), 노란색의 "POWER" 인디케이터(113))와 파워 스위치 버튼(120), ARM 스위치 버튼(130), 및 낙하산 방출 스위치 버튼(Jettison Switch)(140)을 포함하고 있다.
파워 스위치 버튼(120)은 온/오프(on/off)의 기능 배열로 구성할 수 있으며, 예를 들어 스위치가 "온(on)"에 위치될 경우, 2개의 전원이 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 공급되도록 설계할 수 있다.
ARM 스위치 버튼(130)은 암/세이프(ARM/SAFE) 기능 배열로 구성할 수 있으며, 예를 들어 스위치(130)가 "암(ARM)"에 위치될 경우, 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹(locking) 상태(즉, 낙하산 라이저의 고정 상태)가 되고, 스위치(130)가 "세이프(SAFE)"에 위치될 경우, 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹 해제 상태(즉, 낙하산 라이저의 고정이 해제된 상태)가 되도록 설계할 수 있다.
낙하산 방출 스위치 버튼(Jettison Switch)(140)은 후술할 전개 스위치 버튼(210)이 눌려진 이후에 스위치를 온(ON) 위치에 위치시키면 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 낙하산 분리 동작(즉, 낙하산 라이저를 절단하는 동작)을 수행하도록 설계할 수 있다.
그 외의 인디케이터들(111, 112, 113)은 스핀 회복 낙하산 시스템(1)의 각 구성이 제대로 작동하고 있는지의 여부를 표시하는 수단으로서 제공된다.
이러한 컨트롤 스위치부(10)는 항공기 조종석의 일측에 배치될 수 있으며, 이로부터 발생되는 각종 제어 신호들은 컨트롤러부(30)의 제어 하에 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 전달된다.
다음으로, 도 4a 및 도 4c를 참조하면, 전개 스위치부(20)는 누름 방식으로 구성할 수 있으며, 예를 들어, 상술한 ARM 스위치 버튼(130)의 동작에 따라 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹 상태가 된 이후에 눌려지게 되면, 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 파이로 록 이니시에이터(Pyro Lock Initiator)(451)를 작동시키는 제어 신호와, 소정 시간 이내에(예를 들면, 0.5초 이내) 트랙터 로켓(610)을 발사시키는 제어 신호를 발생시키는 것으로 설계될 수 있다. 이러한 전개 스위치부(20)도 또한 항공기 조종석 중의 일측에 배치될 수 있으며, 이로부터 발생되는 전개(deployment) 제어 신호는 컨트롤러부(30)의 제어하에 낙하산 고정/방출 장치부(40) 및 트랙터 로켓부(60) 중의 하나 이상의 장비로 전달된다.
한편, 컨트롤러부(30)는 컨트롤 스위치부(10)와 전개 스위치부(20)로부터 전달되는 각종 명령 신호들 및 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 전달되는 상태 정보 신호에 따라 그 신호에 대응하는 제어 명령을 발생시킨다. 일 예로서, 컨트롤러부(30)는 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 정보 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 수신한 경우, 전개 스위치부(20)가 작동 불가능한 상태로 되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러부(30)는 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 정보 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로부터 수신한 경우, 전개 스위치 버튼(210)이 일정 위치에서 고정되도록 제어함으로써, 낙하산의 라이저가 낙하산 고정/방출 장치부(40)에 고정되지 않았음에도 불구하고 전개 스위치 버튼(210)이 눌려지는 상황을 원천적으로 방지한다.
또한, 컨트롤러부(30)는 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 전개 스위치부(20)로부터 수신한 경우, 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점 이후로부터 일정한 시간 이내에(예를 들어, 입력 신호를 수신한 시점으로부터 5초 후) 트랙터 로켓(610)을 자동 발사시키는 제어 동작을 수행할 수 있다.
또한, 컨트롤러부(30)는 낙하산 방출 명령에 관한 입력 신호를 컨트롤 스위치부(10)로부터 수신한 경우, 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 하여금 낙하산의 라이저를 강제 절단하도록 제어할 수 있다.
[낙하산 고정/방출 장치부(40)]
도 5는 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 적용되는 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 6aa 내지 도 6c는 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 전기 모터(410); 상기 전기 모터(410)로부터 전달되는 힘에 의하여 직선상으로 전진/후퇴되는 스크류 샤프트(411); 상기 스크류 샤프트(411)와 힌지결합된 구조로 이루어지며 상기 스크류 샤프트(411)의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 "ㄴ" 자 형상의 운동 변환 부재(412); 상기 "ㄴ" 자 형상의 운동 변환 부재(412)와 그 상부의 면이 결합되어 있으며, 상기 스크류 샤프트(411)의 직선 전진/후퇴 동작에 따라 연동하여 제 1 회전 상태 및 제 2 회전 상태로의 회전 동작을 수행하는 록킹 바(locking bar)(420); 상기 록킹바(420)의 회전 동작에 따라 낙하산 라이저를 고정/해제하는 스윙암(430); 록킹 바(420)가 제 1 회전 상태로 회전한 경우 상기 운동 변환 부재(412)의 일측 접촉부와 전기적으로 접촉하는 제 1 인디케이터 스위치(441); 록킹 바(420)가 제 2 회전 상태로 회전한 경우 상기 운동 변환 부재(412)의 타측 접촉부와 전기적으로 접촉하는 제 2 인디케이터 스위치(442); 파이로 록 이니시에이터(PYRO LOCK INITIATOR)(451)로부터 전달되는 강제력에 따라 전진되어 스윙암(430)을 강제로 고정하는 파이로 록(PYRO LOCK)(452); 및 커터 이니시에이터(CUTTER INITIATOR)(461)로부터 전달되는 강제력에 따라 전진되어 낙하산의 라이저를 절단하는 커터(462)를 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 컨트롤 스위치부(10)와 전개 스위치부(20)의 조작에 따라 "언록킹 상태(unlocked state)"와 "록킹 상태(locked state)"와 "파이로 록킹 상태(pyro locked state)"에 놓이게 된다.
도 6aa 및 도 6ab는 ARM 스위치 버튼(130)이 "세이프(SAFE)" 위치(즉, 언록킹 상태)로 설정된 경우의 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 전기 모터(410)로부터 전달되는 힘에 의하여 직선상으로 전진/후퇴되는 스크류 샤프트(411)와; 상기 스크류 샤프트(411)와 힌지결합된 구조로서 상기 스크류 샤프트(411)의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 "ㄴ" 자 형상의 운동 변환 부재(412)와; 상기 운동 변환 부재(412)의 하부면과 그 선단이 일체로 고정되며, 상기 운동 변환 부재(412)의 회전 운동에 따라 제 1 회전 상태 또는 제 2 회전 상태로 놓이게 되는 원통 형상의 록킹 바(locking bar)(420)와; 수직 회전축(431a)을 중심으로 회전하는 구조의 회전 지지부(431)와 상기 회전 지지부(431)의 측면에 고정되는 라이저 지지용 원통부(432)를 포함하여 구성되는 스윙암(430)으로서, 상기 록킹 바(431)가 상기 제 2 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 회전 지지부(431)의 회전이 제한되고 상기 록킹 바(431)가 상기 제 1 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 회전 지지부(431)의 회전 제한이 해제되는, 상기 스윙암(430)과; 상기 록킹바(420)가 상기 제 1 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 운동 변환 부재(412)의 일측 접촉부와 전기적으로 접촉하는 제 1 인디케이터 스위치(441)와; 상기 록킹 바(420)가 상기 제 2 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 운동 변환 부재(412)의 타측 접촉부와 전기적으로 접촉하는 제 2 인디케이터 스위치(442)와; 파이로 록 이니시에이터(Pyro Lock Initiator)(451)로부터 전달되는 강제력에 따라 전진되어 상기 스윙암(430)의 상기 라이저 지지용 원통부(432)를 강제 고정하는 파이로 록(Pyro Lock)(452)을 포함하여 구성된다.
바람직한 실시예에 따라, 상기 라이저 지지용 원통부(432)의 선단에는 돌출부(433)가 더 형성되어 있고, 상기 록킹 바(420)의 외주면의 일부에는 상기 돌출부(433)와 대응하는 형상의 오목홈부(421)가 더 형성되어 있으며, 상기 스위암(430)은 상기 록킹 바(431)가 상기 제 2 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 오목홈부(421)가 형성되어 있지 않은 상기 록킹 바(420)의 외주면의 부분이 상기 돌출부(433)에 맞닿음으로써 상기 회전 지지부(431)의 회전이 제한되고, 상기 록킹 바(431)가 상기 제 1 회전 상태에 놓이게 되는 경우 상기 돌출부(433)가 상기 오목홈부(421)를 통해 상기 록킹 바(locking bar)(420)를 통과가능하게 됨으로써 상기 회전 지지부(431)의 회전 제한이 해제된다.
바람직한 실시예에 따라, 상기 파이로 록(Pyro Lock)(452)은 파이로 록 이니시에이터(Pyro Lock Initiator)(451)로부터 전달되는 강제력에 따라 상기 라이저 지지용 원통부(433)의 내부 공간 안으로 전진하여 상기 라이저 지지용 원통부(433)를 고정한다.
바람직한 실시예에 따라, 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 커터 이니시에이터(Cutter Initiator)(461)로부터 전달되는 강제력에 따라 전진되어 낙하산의 라이저를 절단하는 커터(462)를 더 포함하고 있다.
도 6aa 및 도 6ab를 참조하면, ARM 스위치 버튼(130)이 "세이프(SAFE)" 위치로 설정됨에 따라, 컨트롤러부(30)는 언록킹 상태로의 동작을 지시하는 전기 제어 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 전달하며, 이에 따라 전기 모터(410)는 스크류 샤프트(411)를 전진시키는 동작을 수행한다(도 6aa 및 도 6ab에는 전진된 상태의 스크류 샤프트(411)가 도시되어 있음).
다음으로, 스크류 샤프트(411)의 단부에 힌지 결합되어 있는 "ㄴ" 자 형상의 운동 변환 부재(412)의 일측이, 원통 형상의 록킹 바(Locking Bar)(420)와 함께, 예를 들어 시계 방향으로 회동함으로써 제 1 인디케이터 스위치(441)와 전기적으로 접촉된다.
이에 따라, 제 1 인디케이터 스위치(441)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 현재 언록킹 상태에 있음을 알리는 전기적 신호를 컨트롤러부(30)로 전달한다.
이때, 록킹 바(441)가 언록킹 위치(제 1 회전 상태)에 놓이게 되는 회전 동작에 따라, 스윙암(430)의 라이저 지지용 원통부(432)(구체적으로는, 그것의 돌출부(433))는 록킹 바(420)와의 접촉이 해제됨과 동시에 오목홈부(421)를 통해 통과가능한 상황이 된다. 구체적으로, 록킹 바(420)가 언록킹 위치로 회전함에 따라(시계 방향으로의 회전), 록킹 바(420) 중의 오목홈부(421) 이외의 부위와 접촉하고 있던 라이저 지지용 원통부(432)(구체적으로는, 그것의 돌출부(433))는 그 접촉이 해제되며, 또한 돌출부(433)는 오목홈부(421)를 통과가능한 자유로운 상태가 된다.
한편, 제 1 인디케이터 스위치(441)로부터 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 언록킹 상태에 있음을 통지받은 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 현재 언록킹 상태에 있다는 것을 인식하고, 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 언록킹 상태에 있음을 알리는 인디케이터(111)를 동작시킨다.
특히, 컨트롤러부(30)는 제 1 인디케이터 스위치(441)로부터의 통지에 따라 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 언록킹 상태에 있는 것으로 인식한 경우에는 전개 스위치 버튼(210)이 일정 위치에서 고정되도록 제어함으로써, 낙하산의 라이저가 낙하산 고정/방출 장치부(40)에 고정되지 않았음에도 불구하고 전개 스위치 버튼(210)이 임의로 눌려지는 상황을 원천적으로 방지한다.
도 6b1 및 도 6b2는 ARM 스위치 버튼(130)이 "암(ARM)" 위치(즉, 록킹 상태)로 설정된 경우의 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b1 및 도 6b2를 참조하면, ARM 스위치 버튼(130)이 "암(ARM)" 위치로 설정됨에 따라, 컨트롤러부(30)는 록킹 상태로의 동작을 지시하는 전기 제어 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 전달하며, 이에 따라 전기 모터(410)는 스크류 샤프트(411)를 후퇴시키는 동작을 수행한다(도 6b1 및 도 6b2에는 후퇴된 상태의 스크류 샤프트(411)가 도시되어 있음).
다음으로, 스크류 샤프트(411)의 단부에 힌지 결합되어 있는 "ㄴ" 자 형상의 운동 변환 부재(412)의 일측이, 원통 형상의 록킹 바(Locking Bar)(420)와 함께, 예를 들어 시계 반대 방향으로 회동함으로써 제 2 인디케이터 스위치(442)와 전기적으로 접촉된다.
이에 따라, 제 2 인디케이터 스위치(442)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 정상적으로 록킹 상태에 진입하였음을 알리는 전기적 신호를 컨트롤러부(30)로 전달한다.
이때, 록킹 바(441)가 록킹 위치(제 2 회전 상태)에 놓이게 되는 회전 동작에 따라, 스윙암(430) 중의 라이저 지지용 원통부(432)에 걸쳐진 낙하산 라이저는 외부로의 인출이 불가능한 상태로 된다. 구체적으로, 록킹 바(420)가 록킹 위치로 회전함에 따라(시계 반대 방향으로의 회전), 록킹 바(420) 중의 오목홈부(421) 이외의 부분이 라이저 지지용 원통부(432)(구체적으로는, 그것의 돌출부(433))와 접촉하게 되며, 이에 따라 라이저 지지용 원통부(432)에 끼워져 있는 고리 형상의 낙하산 라이저의 인출이 제한되는 상황이 된다.
한편, 제 2 인디케이터 스위치(442)로부터 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹 상태에 있음을 통지받은 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 현재 록킹 상태에 있다는 것을 인식하고, 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹 상태에 있음을 알리는 인디케이터(120)를 동작시킨다.
또한, 컨트롤러부(30)는 제 2 인디케이터 스위치(442)로부터의 통지에 따라 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 록킹 상태에 있는 것으로 인식한 경우에는, 전개 스위치 버튼(210)이 누름 가능한 상태가 되도록 제어한다.
도 6c는 전개 스위치부(20)의 전개 스위치 버튼(210)이 "눌려진" 위치로 설정된 경우의 낙하산 고정/방출 장치부(40)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6c를 참조하면, 전개 스위치 버튼(210)이 "눌려진" 위치로 설정됨에 따라, 컨트롤러부(30)는 파이로 록킹 상태(pyro locked state)로의 동작을 지시하는 전기 제어 신호를 낙하산 고정/방출 장치부(40)로 전달한다. 이에 따라, 파이로 록 이니시에이터(451)가 작동하여서 파이로 록(PYRO LOCK)(452)을 강제 전진시킴으로써, 파이로 록(452)이 (낙하산 라이저가 걸쳐져 있는) 스윙암(430)에 강제 고정되도록 한다. 구체적으로, 파이로 록(452)은 파이로 록 이니시에이터(451)의 작동에 따라 강제로 전진하여 돌출부(433)의 관통공 내로 진입한 후에 라이저 지지용 원통부(432)의 내부로 더 진입한 상태로 고정된다. 즉, 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 적용되는 낙하산 고정/방출 장치부(40)는 파이로 록(PYRO LOCK)(452)을 스윙암(430)의 라이저 지지용 원통부(432)에 강제 고정하는 동작을 통하여, 낙하산 라이저가 항공기에 완전히 고정 장착되도록 한다.
다음으로, 컨트롤러부(30)는 낙하산 고정/방출 장치부(40)가 파이로 록킹 상태에 진입하고 소정 시간이 흐른 시점(예를 들면, 전개 스위치 버튼(210)이 "눌려진" 위치로 설정되고 5초가 흐른 시점)에서, 트랙터 로켓(610)을 항공기의 진행방향과 반대되는 방향으로 발사시키는 제어 동작을 수행한다.
이 경우, 낙하산 하우징(520) 내에 수납되어 있는 낙하산 팩의 일측에 연결되어 있는 낙하산 라이저(R)가 파이로 록(452)의 스윙암(430) 강제 고정 동작에 의하여 낙하산 고정/방출 장치부(40)에 완전히 고정 장착되어 있고, 낙하산 팩의 타측에 연결되어 있는 낙하산 당김줄(L2)이 로켓 하우징(620)의 외면에 형성된 'ㄷ'자 손잡이 형상의 낙하산 당김줄(L2) 고정용 픽업 이음고리(pickup collar)부(621)에 고정되어 있으므로, 트랙터 로켓(610)이 발사되면, 낙하산 하우징(520) 내의 전개낭(510)과 캐노피(520)와 산줄(L1)이 완전히 전개된 상태를 이루게 된다는 것은 앞서 설명한 바와 같다(도 2 참조).
[낙하산 어셈블리부(50) 및 트랙터 로켓부(60)]
도 7은 본 발명에 따른 스핀 회복 낙하산 시스템(1)에 적용되는 낙하산 어셈블리부(50) 및 트랙터 로켓부(60)의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 8a 및 도 8b는 낙하산 어셈블리부(50)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 8c는 트랙터 로켓부(60)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 7과 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 낙하산 어셈블리부(50)는 낙하산 팩(510, 520)과 낙하산 하우징(520)을 포함한다.
앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 낙하산 팩은 전개낭(510), 상기 전개낭(510)에 인출가능한 구조로 수납되는 캐노피(520), 및 상기 캐노피로부터 연장되는 복수의 산줄(L1)을 포함한다.
또한, 복수의 산줄(L1)의 단부에는 낙하산 고정/방출 장치부(40)에 고정되는 구조의 라이저(R)가 더 설치되어 있다. 예를 들어, 라이저(R)는 그것의 일측 단부가 캐노피(520)의 산줄(L1)과 연결되며, 그것의 타측 단부가 낙하산 고정/방출 기구(40)에 고정 또는 분리되는 구조로 이루어진다. 바람직한 실시예에 따라, 라이저(R)의 길이는 캐노피(520)의 직경의 1.16 배가 되도록 설계하는 것이 가장 안전하다.
캐노피(520)는 전개낭(510)에 수납되는 구조로 이루어지며, 예를 들어 코니컬 리본(Conical Ribbon) 형태로 구성할 수 있다.
전개낭(510)은 튼튼한 재질의 천을 이용하여 사다리꼴 형상으로 형성할 수 있다. 한편, 캐노피(520)와 전개낭(510) 사이의 연결줄은 일정 이상의 힘이 작용하는 끊어지는 재질의 줄(BREAK TIE)를 사용하도록 한다. 예를 들어, 라이저(R)와 캐노피(520)와 전개낭(510)이 완전히 전개된 상태에서, 트랙터 로켓(610)이 항공기의 진행 방향과 반대되는 방향으로 더 진행할 경우에는 캐노피(520)와 전개낭(510)이 서로 분리되도록 구성한다.
다음으로, 낙하산 하우징(520)은 낙하산 팩(510, 520)을 일정 크기로 접어 내부에 수용할 수 있는 구조로 형성할 수 있다.
구체적으로, 낙하산 하우징(520)은 전면이 개방된 원통형상의 몸체(520a)와 상기 몸체(520a)의 전면을 덮는 덮개(530)로 구성할 수 있다. 또한, 낙하산 하우징(520)을 구성하는 원통형상의 몸체(520a)의 외면에는 후술하는 트랙터 로켓(610)을 고정하는 받침 구조의 제 1 브라켓(521) 및 링(ring) 구조의 제 2 브라켓(522)이 더 설치될 수 있다. 또한, 덮개(530)의 중앙 부위에는 전개낭(510)의 일단으로부터 연장된 당김줄(L2)이 관통하여 외부로 더 연장되도록 하는 관통공(531)이 더 형성되어 있다.
당김줄(L2)은 그 일측 단부가 전개낭(510)에 연결되고, 타측 단부는 후술하는 로켓 하우징(620)의 끼움 고리(621)에 연결된다. 예를 들어, 트랙터 로켓(610)이 항공기의 진행 방향과 반대되는 방향으로 발사되는 경우에는 트택터 로켓의 하우징(610)에 연결된 당김줄(L2)을 통해서 전개낭(510)이 낙하산 하우징(520)의 외부로 인출된다.
다음으로, 도 7과 도 8c를 참조하면, 트랙터 로켓부(60)는 항공기의 비행 방향과 반대되는 방향으로 발사됨으로써 낙하산 전개를 직접 구현하는 수단으로서 제공된다.
구체적으로, 트랙터 로켓부(60)는 화약제의 폭발력에 의해 발사되는 비행체인 트랙터 로켓(610)과 상기 트랙터 로켓(610)의 외면을 감싸는 구조의 로켓 하우징(620)으로 구성할 수 있다. 로켓 하우징(620)의 외면에는 낙하산의 당김줄(L2)을 고정하기 위한 연결 고리부(621)가 더 설치되어 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 스핀 회복 낙하산 시스템 10: 컨트롤 스위치부
20: 전개 스위치부 30: 컨트롤러부
40: 낙하산 고정/방출 장치부 50: 낙하산 어셈블리부
60: 트랙터 로켓부

Claims (6)

  1. 항공기를 스핀 상태로부터 안정한 상태로 회복시키는 스핀 회복 낙하산 시스템으로서,
    낙하산 고정 명령 및 낙하산 고정해제 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 컨트롤 스위치부;
    낙하산 전개 명령을 입력하는 수단으로서 제공되는 전개 스위치부;
    상기 낙하산 고정 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저(riser)를 고정하고, 상기 낙하산 고정해제 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 낙하산 라이저의 고정을 해제하고, 또한 상기 낙하산 전개 명령에 대응하는 입력 신호에 따라 상기 낙하산의 라이저가 걸쳐진 스윙암을 강제 고정하는 동작들을 수행하며, 수행한 각각의 동작들에 관한 정보를 나타내는 상태 신호를 출력하는 낙하산 고정/방출 장치부;
    낙하산 및 상기 낙하산을 수납하는 하우징을 포함하여 구성되는 낙하산 어셈블리부;
    상기 낙하산과 연결되어 있는 트랙터 로켓을 포함하는 트랙터 로켓부로서, 상기 트랙터 로켓은 항공기의 비행 방향과 반대되는 방향으로 발사되는 구조로 구성되는, 상기 트랙터 로켓부; 및
    상기 컨트롤 스위치부와 상기 전개 스위치부로부터 전달되는 명령 신호들 및 상기 낙하산 고정/방출 장치부로부터 전달되는 상태 신호에 따라 그 신호에 대응하는 제어 명령을 발생시키는 컨트롤러부를 포함하는 스핀 회복 낙하산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러부는,
    상기 낙하산 고정/방출 장치부가 낙하산 라이저의 고정을 해제하였음을 알리는 상태 신호를 상기 낙하산 고정/방출 장치부로부터 수신한 경우, 상기 전개 스위치부가 작동 불가능한 상태로 되도록 제어하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스핀 회복 낙하산 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러부는,
    상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 상기 전개 스위치부로부터 수신한 경우, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점 이후로부터 일정한 시간 이내에 상기 트랙터 로켓을 자동으로 발사시키는 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스핀 회복 낙하산 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러부는,
    상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 상기 전개 스위치부로부터 수신한 경우, 상기 낙하산 전개 명령에 관한 입력 신호를 수신한 시점으로부터 5초 후에 상기 트랙터 로켓을 자동으로 발사시키는 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스핀 회복 낙하산 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤 스위치부는 낙하산 방출 명령을 입력하는 수단으로서 더 제공되는 스핀 회복 낙하산 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 낙하산 고정/방출 장치부는 상기 낙하산 방출 명령에 관한 입력 신호에 따라 낙하산의 라이저를 강제 절단하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스핀 회복 낙하산 시스템.
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