KR20140131269A - 항공기용 덕트가 있는 로터 및 회전익 항공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대칭축(AX1)에 대해 회전하도록 통로에 배치된 회전 조립체를 포함하는 회전익 항공기의 덕트가 있는 로터에 관한 것이다. 이러한 회전 조립체(15)는 각각 허브(16)에 고정된 복수의 블레이드(20)를 가지고, 각각의 블레이드(20)는 0°이상 5°이하인 범위에 있는 비틀림각을 규정하는 비틀림 관계를 따른다. 날개폭 방향에 관련해서는, 각각의 블레이드(20)가 제 2 존(22)이 후속하는 제 1 존(21)을 포함하고, 이러한 제 2 존은 뒤쪽 스윕을 나타내며, 제 1 존(21)의 제 1 트레일링 엣지(30')로부터 하방으로 위치하는 제 2 트레일링 엣지(30")가 제공된다. 각각의 제 1 존(21)은 틈새가 없는 롤링 베어링(45)과 원뿔형의 얇은 판으로 된 접합부(50)를 가지는 고정기 장치(40)에 의해 허브(16)에 연결된 루트(24)를 포함한다.

Description

항공기용 덕트가 있는 로터 및 회전익 항공기{A DUCTED ROTOR FOR AN AIRCRAFT AND A ROTORCRAFT}

관련 출원들의 상호 참조

본 출원은 2013년 5월 3일 출원된 FR1301033호의 이익을 주장하고, FR1301033호의 개시물은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.

본 발명은 회전익 항공기용 덕트 로터에 관한 것이고, 또한 그러한 로터를 가지는 회전익 항공기와, 더 구체적으로는 헬리콥터의 테일 로터에 관한 것이다.

그러므로, 본 발명은 항공기 로터들의 좁은 기술적 분야에 속한다.

예를 들면, 헬리콥터는 일반적으로 적어도 하나의 엔진에 의해 기계적으로 구성된 하나의 메인 로터를 가지고, 이러한 메인 로터는 헬리콥터에 양력과 추진력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 타입의 헬리콥터에는 또한 메인 로터의 회전에 의해 생성된 요 토크(yaw torque)를 보상하도록 안티-토크(anti-torque) 기능을 수행하는 테일 로터가 제공되고, 이러한 테일 로터는 횡 방향으로 추력을 발휘한다.

게다가, 이러한 테일 로터는 조종사로 하여금 양의 또는 음의 횡 방향 추력을 발휘함으로써, 헬리콥터의 요 및 스티어링 움직임들을 제어할 수 있게 한다.

이러한 기능을 수행하기 위한 덕트가 없는(non-ducted) 테일 로터가 알려져 있는데, 이러한 로터는 편의상 "종래의(conventional)" 테일 로터로 알려져 있다. 일반적으로, 덕트가 없는 테일 로터는 테일 스테빌라이저의 상부 단부 부근의 일측 상에 장착되거나 헬리콥터의 테일 붐의 일측 상에 장착된다.

그러한 덕트가 없는 테일 로터는 널리 사용되고 있다. 그렇지만, 또한 예를 들면 Fenestron

이라는 상표면으로 알려진 로터와 같은 덕트가 있는 테일 로터를 구현하는 것이 가능하다.

덕트가 있는 테일 로터는 헬리콥터의 수직 테일 핀(fin)을 통해 형성된 통로에 배치된 로터를 포함하고, 그러한 통로의 대칭축은 실질적으로 헬리콥터의 대칭인 수직 전후 방향 평면에 직각을 이룬다.

그 결과, 헬리콥터의 수직 핀의 유선형 구조가 상기 통로를 둘러싸고 따라서, 테일 로터를 둘러싸며, 통로의 벽 자체는 또한 "덕트(duct)"로서 당업자에게 알려져 있는데, 이는 그것이 왜 "덕트를 지닌(ducted) 테일 로터"라고 하는지를 설명한다. 그러한 로터는 아래 설명에서 편의상 "덕트를 지닌 로터(ducted rotor)"라고 부른다.

유선형 구조는 항공기 외부의 요소들에 대한 충격으로부터 테일 로터를 보호한다. 마찬가지로, 유선형 구조는 지상 요원이 테일 로터에 의해 부상을 입는 것을 방지함으로써, 지상 요원의 안전을 증가시킨다.

테일 로터가 배치되는 통로를 둘러싸는 유선형 구조는, 회전익 항공기에 대해 소음이 전방으로, 아래로, 그리고 뒤로 퍼지는 것을 방지하는데 반해, 덕트가 없는 테일 로터는 모든 방향으로 소음이 퍼진다.

보통, 덕트가 있는 로터는 덕트의 통로에서 회전하는 복수의 블레이드를 지니는 허브를 구비한 로터를 가진다.

각 블레이드는 예를 들면 때때로 "비틀림 스트립(twist strip)"이라고 하는 비틀림(twisting)시 변형할 수 있는 스트립에 의해 허브에 고정될 수 있다. 탄성 중합체 요소들을 가지는 베어링들이 각 블레이드와 허브의 몸체 사이에 배치된다. 베어링들은 피치를 변경하기 위해 피치 축에 대하여 방향 전환시 블레이드가 자유롭게 움직이도록 하고, 또한 플랩핑(flapping) 움직임과 리드-래그(lead-lag) 움직임을 수행하기 위해 일정량의 자유를 준다.

각 블레이드는 또한 피치 레버를 지닌 칼라(collar)를 가질 수 있다. 그런 다음 로터의 피치 레버들은 피치 제어 디스크에 연결된다. 따라서, 항공기는 제어 디스크를 거쳐 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다. 보통, 그러한 제어 수단은 페달(pedal)들을 포함한다.

각 블레이드는 또한 "차이니스 웨이트들(Chinese weights)"이라고 알려진 웨이트들과 같은 적어도 하나의 균형 웨이트를 포함할 수 있다.

게다가, 덕트가 있는 로터 블레이드는 보통 많은 양의 비틀림이 있고, 직사각형인 모양을 나타낸다.

블레이드의 기하학적 비틀림은 블레이드의 기준 면에 대한 블레이드의 각 섹션의 코드(chord)의 축 사이에 형성된 각도로서 규정될 수 있다는 점이 생각되어야 한다. 때때로, 블레이드의 각각의 섹션은 하나의 그러한 기준 면에 대해 식별되는 각도만큼 블레이드의 피치 변동 축에 대해 비틀려진다. 그러한 상태 하에서, 어떻게 상기 비틀림 각도들이 블레이드의 날개폭을 따라 변하는지를 표시하기 위해 "비틀림 관계"라고 하는 용어가 사용된다.

덕트가 있는 로터의 블레이드들은 많은 양의 비틀림을 나타내고, 이 경우 2개의 개별 섹션을 분리하는 비틀림 각도는 아마도 예를 들면 약 20°가 된다.

블레이드들로부터 상방으로, 통로에서의 공기의 흐름들이 블레이드를 따라 존재하는 그것들의 날개폭 위치들의 함수로서 변하는 입사각들을 나타낸다. 그러므로, 블레이드의 루트에 대한 공기 흐름의 입사각은 보통 블레이드의 말단으로부터 상방 공기 흐름의 입사각과는 다르다.

균일한 유발 속도를 발생시키기 위해, 제조업자는 이들 다른 입사각들을 고려하도록 각각의 블레이드를 비튼다.

게다가, 허브가 로터의 하방 지지 바들에 의한 것과 같이, 덕트에 고정된 파워 전달 기어박스에 의해 회전 구동된다. 이들 지지 바들은 로터로부터 하방 공기의 흐름의 유동 방향을 고치는 정지된 베인(vane)들을 구성하도록 유선형으로 되어 있을 수 있다. 그러한 상황 하에서, 이들 지지 바들을 포함하는 조립체는 때때로, 공기 흐름에 관한 고정자(stator) 가이드 베인 조립체로 불린다.

"상방(upstream)"과 "하방(downstream)"이라는 용어는 통로를 통과하는 공기의 흐름 방향에 대해 정해지는 것으로 인지되어야 한다.

"덕트를 지닌 로터(ducted rotor)"라는 용어는 이후, 특히 덕트, 흔히 말하는 로터, 파워 전달 기어박스, 및 블레이드들로부터 하방에 존재하는 가이드 베인들을 포함하는 전체 조립체를 가리키는데 사용된다는 점이 이해될 수 있다. 그러므로, 덕트를 지닌 로터는 특히 덕트와, 그러한 덕트에 의해 정해진 통로 내부에 존재하는 요소를 포함한다.

문헌 FR1531563호는 덕트를 지닌 테일 로터를 설명한다. 각각의 블레이드는 볼트에 의해 허브에 고정되는 비틀릴 수 있는 가늘고 긴 요소를 포함한다. 이러한 가늘고 긴 요소는 서로 접촉하는 복수의 얇은 스트립을 포함할 수 있다.

문헌 FR2719554호는 플로팅(floating) 블레이드들을 지닌 덕트가 있는 안티-토크 로터를 설명한다. 각각의 블레이드는 피치-변경 축에 대해 비틀려질 수 있는 암을 적어도 포함하는 푸팅(footing) 부분에 의해 허브에 연결된다. 그런 다음, 블레이드 루트의 슬리브(sleeve)에 수용되는데, 이러한 블레이트 루트는 그러한 슬리브가 허브의 양 베어링에서 방사상 틈새를 가지고 저널(lournal)링되는 2개의 베어링 면을 제공한다.

문헌 EP1778951호는 헬리콥터용 안티-토크 장치를 설명한다. 이 장치는 언월도(scimitar) 모양의 블레이드를 가진다.

그러한 상태 하에서는, 덕트를 지닌 로터들이 유리한 기능상 특징들을 나타낸다.

그렇지만, 회전익 항공기의 덕트를 지닌 테일 로터의 거동은 덕트를 지니고 있지 않은 테일 로터의 거동과는 다를 수 있다. 이러한 거동은, 예를 들면 페달들의 위치와 같은, 테일 로터의 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 수단의 위치의 함수로서 테일 로터에 의해 만들어진 추력을 나타내는 특징 곡선에 의해 예시될 수 있다.

종래의 덕트를 가지지 않은 테일 로터의 제어 작용에 대한 응답을 도면에 기입한 특징 곡선은 실질적으로 선형이다.

그에 반해서, 덕트를 지닌 로터의 특징 곡선은 상대적으로 편평한 부분을 나타내고, 한 편으로는 제어 수단이 추력을 거의 또는 전형 요구하지 않는 중간 범위에 놓여 있다. 이러한 중간 범위는 메인 로터의 회전 방향으로 향하는 추력을 요구하는 스테이지(stage)와 메인 로터의 회전 방향과 반대인 방향으로 향하는 추력을 요구하는 스테이지 사이에서 일어나는 비행의 중간 스테이지에 대응한다.

다시 말하자면, 중간 비행 스테이지 동안, 제어 수단의 위치를 수정하는 것은 동일한 폭의 제어 작용에 관해 정지된 스테이지들 동안 얻어지는 추력 수정과 등가인 추력 수정이 생기게 하지 않는다.

이러한 특징은 알려져 있다. 그러한 상황 하에서는, 조종사가 예를 들면 비행의 중간 스테이지 동안 덕트를 지닌 테일 로터로부터의 반응을 얻기 위해, 더 긴 거리를 통해 제어 수단을 움직이는 것이 적절하다는 것을 안다. 그러한 상황은 거북할 수 있지만, 덕트가 있는 테일 로터의 장점들이 주어진다는 점에서 받아들일 수 있다.

게다가, 블레이드들을 붙잡고 있는 베어링들은 비교적 빨리 닳는 경향이 있다.

문헌 FR2271121호는 본 발명의 기술 분야와는 관계가 적긴 하지만, 회전 날개의 마스트의 요크에 블레이드를 결합하기 위한 장치를 제시한다.

이러한 장치는 블레이드마다 하나의 고정기 부재를 포함한다. 각각의 고정기 부재는 처음에 특히 탄성 중합체 베어링을 거쳐 요크에 힌지되고, 다음으로 블레이드에 볼트로 죄어진 4개의 탭(tab)들이 제공된다. 또한, 각각의 고정기 부재는 블레이드의 피치를 제어하기 위한 튜브에 연결된다.

문헌 FR2628062호, EP0493303호, 및 DE102007062490호 또한 알려져 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 일정한 덕트가 있는 테일 로터들의 동작보다 더 선형인 경향이 있는 동작을 가지는 튼튼한 덕트를 지닌 테일 로터를 제안하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 회전익 항공기의 요(yaw) 움직임을 제어하기 위한 덕트를 지닌 로터에 관한 것으로, 이러한 덕트를 지닌 로터는 공기 흐름 통로를 규정하는 덕트를 포함한다. 덕트를 지닌 로터는 또한 통로의 대칭축에 대해 회전하도록 통로에 배치된 회전 조립체를 가지고, 이러한 회전 조립체는 각각 허브에 고정된 복수의 블레이드를 가진다.

그러한 상황 하에서, 각각의 블레이드는 0°이상 5°이하인 범위에 있는 최대 비틀림각을 규정하는 비틀림 관계를 포함한다.

날개폭 방향(spanwise)에 관해서는, 각각의 블레이드가 상기 허브에 고정되고 끝(end) 제 2 존(zone)이 후속하는 푸팅 제 1 존을 포함하고, 상기 제 2 존은 상기 제 1 존으로부터 상기 블레이드의 말단까지 방사상으로 연장하며, 상기 제 2 존은 뒤쪽 스윕을 나타내고, 상기 통로에서 상기 블레이드의 회전 방향으로 상기 제 1 존의 제 1 트레일링 엣지로부터 하방으로 위치한 제 2 트레일링 엣지가 제공된다.

각각의 제 1 존은 롤링 베어링과 원뿔형의 얇은 판으로 된 접합부가 제공된 고정기 장치에 의해 상기 허브에 연결된 루트(root)를 포함한다.

그러므로, 덕트를 지닌 로터에는 작거나 심지어 0인 최대 비틀림 각을 나타내는 블레이드들이 제공된다. 이러한 특징 수단에서는 각각의 섹션이 예를 들면 푸팅 섹션과 같은 기준 섹션에 대해 0°이상 5°이하인 범위에 있는 비틀림 각도를 나타낸다는 점이 생각되어야 한다. 비틀림은 연속적일 수 있고, 이 경우 가장 큰 비틀림 각도는 푸팅 섹션과 블레이드의 끝 섹션 사이에 있다.

베어링은 "틈새가 없는" 롤링 베어링일 수 있는데, 즉 수백㎜의 작동 틈새를 가지는 베어링이다. 그러므로 틈새가 없는 롤링 베어링은 최소화되는 틈새를 지닌 롤링 베어링이고, 이러한 틈새는 아마도 1/10㎜ 미만이다.

그러한 상황 하에서, 본 발명은 편견에 맞서서 페네스트론(Fenestron) 블레이드가 예를 들면 20°정도의 큰 비틀림 폭을 가져야 한다.

본 출원인은 덕트를 지닌 로터의 특징 곡선에서 관찰된 비선형 존이 큰 비틀림 양을 가지는 블레이드들로부터의 초래된 결과들임을 발견하였다.

블레이드가 좁은 범위에 있는 피치 각도를 나타내고, 블레이드의 비틀림이 주어진다면, 블레이드의 루트와 블레이드의 끝은 공기 스트림들에 대해 마주 보고 있는 입사각들을 가지는 경향이 있다. 그럴 경우 블레이드의 루트는 한 방향으로 추력을 발생시키는 경향이 있고, 한편으로 블레이드의 끝은 반대 방향으로 추력을 발휘하는 경향이 있다.

그러한 상황 하에서는, 조종사가 그러한 범위에 블레이드들의 피치의 위치를 정하게 될 때, 덕트를 지닌 로터가 반응하지 않는 경향이 있다.

비틀림이 거의 없거나 전혀 없는 블레이드들을 사용함으로써, 이러한 문제는 해결되는 경향이 있다. 그러면, 블레이드의 모든 섹션이 동일한 방향으로 추력을 발휘한다. 그렇지만, 이러한 기술은 덕트를 지닌 로터의 성능을 떨어뜨리게 되어, 왜 그것이 사용되지 않았는지를 설명하게 된다. 덕트를 지닌 로터에 의해 발생될 수 있는 최대 추력에 너무 큰 한계를 부여하는 경향이 있는 과도한 저하(degradation)를 회피하기 위해, 본 발명은 뒤쪽 스윕(rearward sweep)을 나타내는 블레이드의 끝 제 2 존과 작은 양의 비틀림의 사용을 연관시키는 것을 제안한다.

뒤쪽 스윕은 블레이드의 프로필들에 대한 공기의 입사 각도를 감소시키고 실속(stalling)의 출현을 뒤로 미룬다. 뒤쪽 스윕은 비틀림이 거의 없거나 전혀 없는 블레이드가 실속없이 고속으로 로터의 회전축을 중심으로 회전하는 것을 가능하게 한다. 그러한 상황 하에서는, 뒤쪽 스윕이 덕트를 지닌 로터로 하여금 신속하게 회전함으로써 높은 추력을 발생시키는 것을 허용한다.

또한, 블레이드가 비틀림에 있어서 일정한 양의 유연성을 나타내게 되면, 끝 존이 오프셋(offset)을 제공하는데, 이러한 오프셋은 그러한 오프셋에 의해 발생된 양력의 영향 하에 국부적으로 블레이드가 변형하게 하는 경향이 있을 수 있다. 그러한 상황 하에서는, 블레이드가 통로를 나가게 하는 경향이 있는 플랩핑 변형을 회피하기 위해 블에이드가 덕트에 적당하게 위치하는 것을 보장하는 것이 적절한데, 이는 그러한 변형이 상기 블레이드의 유연성 때문에 예상되는 것으로 이해된다.

또한, 각각의 블레이드는 종래 기술에서 탄성 중합체 베어링들에서 관찰되는 마찰을 감소시키려 하는 롤링 베어링을 사용하는 것에 기초한 새로운 고정기 장치에 의해 허브에 고정된다.

통상적인 탄성 중합체 베어링들은 블레이드의 플랩핑 움직임과 리드-래드 움직임을 허용하는 틈새를 제공한다. 그러한 동작 틈새는 덕트를 지닌 로터의 동작을 방해하고 베어링들의 품질을 떨어뜨리는 경향이 있을 수 있다.

덕트를 지닌 로터가 높은 레벨의 추력을 발생시키게 되면, 블레이드에 발휘된 원심력은 이러한 틈새의 영향을 제한하는 경향이 있다. 반대로, 낮은 추력에서는, 블레이드가 리드-래그 움직임과 플랩핑 움직임들을 수행할 수 있어 베어링들의 마모를 가져오게 된다. 또한, 그러한 블레이드의 움직임들은 탑승원이 지각하는 충격들을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 고정기 장치는 그러한 것을 고치는 것을 가능하게 한다.

그러므로, 위에서 특정된 특징들의 조합은 튼튼한 덕트를 지닌 로터의 특징 곡선을 선형화하는 경향이 있다.

로터는 또한 다음과 같은 추가적인 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

예를 들면, 전술한 로터는 작은 양의 비틀림을 제공할 수 있다.

그렇지만, 최대 각도는 0일 수 있다. 다시 말해, 이러한 변형예에서는 블레이드가 비틀려지지 않는다. 이러한 변형예는 양호한 안정성을 얻게 하는데, 특히 덕트를 지닌 로터에 의해 발휘된 추력이 0일 때 그러하다.

게다가, 제 2 존은 블레이드의 폭에 대해 적어도 30°의 경사각도를 나타내는 뒤쪽 스윕을 포함할 수 있다. 그러한 스윕은 비틀림의 존재시, 또는 매우 작은 양의 비틀림의 존재시 만족할 만한 추력을 얻는 것을 가능하게 한다. 이러한 뒤쪽 스윕은 마하수(Mach number)를 국부적으로 감소시킴으로써 방출하는 잡음을 증가시키지 않고, 블레이드의 회전 속도를 최대화하는 역할을 한다.

또한, 블레이드 상의 공기역학적 추력의 중심은, 상기 블레이드의 트레일링 엣지로부터 상기 베어링의 기하학적 대칭축까지 연장하는 공간에 위치할 수 있어서, 블레이드가 비틀림시 적절한 유연성을 나타낼 때 뒤쪽 스윕이 국부적으로 비틀림을 발생시킬 수 있다.

블레이드의 무게중심은 원심력들의 영향 하의 베어링의 변형을 회피하기 위해 상기 베어링의 기하학적 대칭축 상에 선택적으로 위치한다.

게다가, 제 2 끝 존은 공기역학적 프로필들을 가질 수 있고, 이러한 프로필들 각각은 제 1 존의 프로필들의 각각의 코드(chord) 보다 큰 코드를 나타낸다.

또한, 베어링은 선택적으로는 세라믹 롤러 베어링이다. 또한, 베어링은 블레이드의 루트에 고착된 링(ring)을 포함할 수 있다. 세라믹 롤러들은 소위 "폴스 브리넬링(false brinelling)" 현상이 나타날 위험을 최소화하는 장점을 제공한다.

원심력들은 원뿔형의 얇은 판으로 된 접합부에 의해 흡수되고, 이 경우 그러한 힘들은 롤러 베어링에 의해 흡수되는 블레이드의 리드-래그 움직임이나 임의의 플랩핑 움직임으로부터 생긴다. 이러한 설계는 비틀림 스트립들의 사용을 요구하지 않고, 이로 인해 허브의 사이즈를 최적화하는 것을 가능하게 한다는 점이 관찰되어야 한다.

게다가, 이러한 얇은 판으로 된 접합부는 외부 강도 부재와 내부 강도 부재를 포함할 수 있고, 그러한 경우 고리 모양의 탄성 중합체 부재가 내부 강도 부재를 외부 강도 부재에 연결하고, 적어도 하나의 고정기 로드에 의해 내부 강도 부재에 고정되도록 하기 위해, 루트(root)가 베어링과 탄성 중합체 부재를 통과한다.

탄성 중합체 부재는 탄성 중합체 재료로 이루어진 유연한 층들과 단단한 층들이 연속되어 있는 것을 포함한다.

고정기 장치는 비교적 간단하고 소형이다.

내부 강도 부재는 선택적으로 허브에 고정될 수 있다.

또한, 덕트를 지닌 로터는 블레이드마다 하나의 피치 레버를 포함하고, 각각의 피치 레버는 내부 강도 부재에 힌지된다.

또한, 적어도 하나의 균형 웨이트(balance weight)가 상기 내부 강도 부재에 고정된다.

고정기 장치상에 임의의 횡력을 발생시키는 것을 회피하도록, 블레이드의 피치 축에 대해 대칭적으로 2개의 웨이트가 바람직하게 내부 강도 부재 상에 고정된다.

또한, 상기 탄성 중합체 부재는 내부 강도 부재로부터 외부 강도 부재 쪽으로 진행하는 미리 결정된 두께 감소 관계를 따라 감소하는 방사상 두께를 가질 수 있다. 이러한 특징은 탄성 중합체의 각 층이 직경 변화에도 불구하고 동일한 압력을 받는 것을 보장하려고 노력한다.

마지막으로, 본 발명은 본 발명의 로터를 포함하는 회전익 항공기를 제공한다.

본 발명과 그것의 장점은 예시를 통해 그리고 첨부 도면을 참조하여 주어진 후속하는 실시예들의 설명으로부터 더 상세히 나타난다.

도 1은 본 발명의 회전익 항공기를 도시하는 도면.
도 2는 회전익 항공기의 덕트를 지닌 로터의 도면.
도 3은 블레이드와, 그러한 블레이드를 고정하기 위한 장치의 도면.
도 4는 블레이드의 최대 비틀림 각도를 설명하는 도면.
도 5는 피치 제어 힘들을 감소시키는 "차이니스 웨이트들(Chinese weights)"로서 알려진 2개의 균형 웨이트를 보여주는 도면.

도면들 중 2개 이상에 존재하는 요소들은 그것들 각각에 동일한 참조 번호가 주어진다.

도 1은 회전익(3)을 지지하는 동체(2)를 갖는 회전익 항공기(1)를 보여준다. 동체(2)는 핀(5)을 지지하는 테일 붐(4)을 포함한다. 핀(5)은 회전 조립체(15)가 제공되는 본 발명의 덕트를 지닌 로터(10)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 덕트를 지닌 로터(10)는 핀을 통해 덕트(11)를 포함한다. 덕트를 지닌 로터(10)는 대칭축(AX1)을 따라 덕트(11)를 지나가는 공기 흐름 통로(12)를 가진다. 이러한 대칭축(AX1)은 회전익 항공기의 전후 방향 평면에 실질적으로 직교할 수 있다.

그러한 상황 하에서, 로터 조립체(15)는 대칭축(AX1)을 중심으로 회전하도록 통로에 배치된다. 이를 위해, 덕트를 지닌 로터는 통로(12)에서 베인(vane)(14)들에 의해 지지된 파워 전달 기어박스나 모터와 같은 구동 수단(14)을 포함할 수 있다. 회전 조립체는 또한 구동 수단(14)에 의해 구동된 허브(16)에 의해 회전 상태로 설정되는 복수의 블레이드(20)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 각각의 블레이드(20)는 허브(16)에 고정되는 루트(24)로부터 고정기 장치(50)에 의해 말단(25)까지 날개폭 방향으로 연장한다. 더 정확하게는, 각각의 블레이드가 루트(24)를 포함하는 제 1 존(21)과 말단(23)을 포함하는 제 2 존(22)으로 세부 분할될 수 있다.

그럴 경우 제 1 존(21)은 대칭축(AX1)으로부터 방사상으로 측정된 반경(R1)에 도달하기 위해 루프로부터 연장하고, 제 2 존(22)은 이러한 반경(R1)으로부터 말단(23)까지 연장한다.

각각의 블레이드(20)는 비틀려질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드는 0°와 5°사이에 있는 2개의 개별 섹션들(P1, P2) 사이에 있는 최대 비틀림 폭을 가질 수 있고, 그러한 경우 범위의 끝점들은 그 범위에 포함된다.

2개의 섹션(P1, P2) 사이의 비틀림각(α)은, 예를 들면 각각의 섹션의 트레일링 엣지에 리딩 엣지를 연결하는 코드 축들(C1, C2) 사이에서 측정될 수 있다. "코드 축(chord axis)"이라는 용어는 섹션 코드가 측정되는 그러한 섹션의 트레일링 엣지에 리딩 엣지를 연결하는 블레이드의 축을 가리키는데 사용된다.

최대 각도는 예를 들면 블레이드의 제 1 섹션과 말단(23)을 구성하는 마지막 섹션 사이에 도달할 수 있다.

그렇지만, 그리고 일 변형예에서, 블레이드는 비틀려지지 않는다. 그럴 경우, 모든 코드 축은 단일 면에 존재한다.

도 3을 참조하면, 제 2 존이 뒤로 스윕되어, 뒤쪽 오프셋(25)을 제공하는데, 즉 제 1 존에 대해 뒤쪽으로 오프셋되는 부분이다.

그러므로, 블레이드의 트레일링 엣지(30)는 제 1 존(21)에서의 제 1 트레일링 엣지(30')와 제 2 존(22)에서의 제 2 트레일링 엣지(30")를 가진다. 그러한 상황 하에서, 제 1 트레일링 엣지(30')는 제 2 트레일링 엣지(30")로부터 상방에 있고, 이 경우 "상방(upstream)"과 "하방(downstream)"이라는 용어는 통로에서 블레이드의 회전 방향(ROT)의 기능(function)으로서 고려되어야 한다.

변형예에 따라, 그리고 유연한 블레이드에 관해, 블레이드가 비틀려지지 않거나 그것의 최대 비틀림 폭이 매우 작다면, 이러한 오프셋은 덕트를 지닌 로터에 의해 발휘된 추력을 최대화하기 위해, 로터의 고속 회전시 블레이드가 변형하는 것을 가능하게 한다.

제 2 존(22)의 뒤쪽 스윕 또한 곧은 블레이드에 대해 30°의 경사각을 나타낼 수 있다.

게다가, 블레이드(20)의 무게중심(CG)은 고정기 장치(50), 그리고 특히 고정기 장치(50)의 베어링의 기하학적 대칭축(AX2)에 가깝게 위치할 수 있다.

선택적으로, 무게중심(CG)은 기하학적 대칭축(AX2) 상에 위치한다.

또한, 고정기 장치(50)는 얇은 판으로 된 접합부(50)와 연관된 롤러 베어링(45)을 포함한다.

베어링(45)은 바람직하게는 틈새가 없고, 내부 케이지(cage)(46), 복수의 롤러(47), 및 외부 케이지(48)를 가지는 세라믹 롤러들을 가지는 베어링을 포함할 수 있다.

내부 케이지(46)는 블레이드의 루트(24)에 고착된 링을 제공할 수 있다. 그럴 경우 그러한 루트는 그것이 고착되는 내부 케이지(46)를 통과한다.

외부 케이지(48)는, 예를 들면 허브(16)의 부재(17)에 고착될 수 있다.

게다가, 얇은 판으로 된 접합부(50)는 루트(24)가 통과하는 속이 빈 원뿔형 접합부이다. 그러므로, 이러한 얇은 판으로 된 접합부에는 탄성 중합체 부재(55)를 사이에 낀 외부 강도 부재(51)와 내부 강도 부재(52)가 제공된다. 루트(24)는 외부 강도 부재(51)를 연속해서 통과한 다음, 탄성 중합체 부재(55)를 통과하고, 고정기 로드(60)에 의해 내부 강도 부재(52)에 고정된다.

외부 강도 부재(51)는 베어링의 외부 케이지(48)에 고착된 링을 포함할 수 있다. 이러한 외부 강도 부재(51)와 이러한 외부 케이지(48)는 기계 가공(machining)에 의해 단일 피스(piece)로 얻어진 단일 구조적 부품(part)을 함께 형성할 수 있다.

외부 강도 부재(51)는 허브의 부재(17)에 고정된다.

탄성 중합체 부재(55)에는 또한 탄성 중합체 재료로 이루어진 유연한 층들(57)과 단단한 층들(56)이 연속된 것이 제공될 수 있다. 이러한 단단한 층들은, 예를 들면 합금에 기초한 금속의 층들이거나, 예를 들면 복합 재료들의 층들일 수 있다.

또한, 탄성 중합체 부재는 내부 강도 부재(52)로부터 외부 강도 부재(51) 쪽으로 진행하는 미리 결정된 두께 감소 관계에 따라 감소하는 방사상 두께(200)를 나타내는 고리 모양의 원뿔체의 형상을 가진다.

블레이드의 피치를 수정하기 위해, 덕트를 지니 로터는 또한 내부 강도 부재(52)에 힌지된 피치 레버(70)를 가진다.

그러므로, 이러한 층(70)의 외부 강도 부재가 돌게 하여, 고정기 로드(60)에 의해 블레이드(20)의 피치를 수정한다. 얇은 판으로 된 접합부(55)는 그러한 도는 움직임(turning movement)을 조절할 수 있다.

블레이드(20)에 발휘된 원심력들은 고정기 로드(60), 내부 강도 부재(52), 탄성 중합체 부재, 및 외부 강도 부재(51)를 거쳐, 연속해서 허브(16)에 전달된다.

블레이드의 플래핑 움직임 및/또는 리드-래그 움직임으로부터 생기는 힘들은, 베어링(45)에 의해 흡수된다.

도 5를 참조하면, 덕트를 지닌 로터는 예를 들면 고정기 로드(60)에 의해 내부 강도 부재(52)에 고정된 적어도 하나의 균형 웨이트(80)를 포함할 수 있다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 있어서 다수의 변형예가 존재할 수 있다. 비록 여러 실시예가 설명되지만, 모든 가능한 실시예를 총 망라해서 확인하는 것은 생각할 수 없음이 바로 이해될 것이다. 물론, 본 발명의 범위를 넘지 않고 등가 수단에 의해 설명된 임의의 수단으로 대체하는 것을 상상하는 것은 가능하다.

Claims (14)

1. 회전익 항공기(1)의 요 움직임을 제어하기 위한 덕트를 지닌 로터(10)로서,
   상기 덕트를 지닌 로터(10)는 공기 흐름 통로(12)를 규정하는 덕트(11)를 포함하고, 상기 통로(12)의 대칭축(AX1)을 중심으로 회전하도록 상기 통로(12)에 배치된 회전 조립체(15)를 가지며, 상기 회전 조립체(15)는 각각 허브(16)에 고정된 복수의 블레이드(20)를 가지고,
   ·각각의 블레이드(20)는 0°이상 5°이하인 범위에 있는 최대 비틀림각(α)을 규정하는 비틀림 관계를 포함하고;
   ·날개폭 방향에 관해, 각각의 블레이드(20)는 상기 허브에 고정되고 끝 제 2 존(22)이 후속하는 푸팅 제 1 존(21)을 포함하고, 상기 제 2 존(22)은 상기 제 1 존(21)으로부터 상기 블레이드(20)의 말단(23)까지 연장하며, 상기 제 2 존(22)은 뒤쪽 스윕을 나타내고, 상기 통로(12)에서 상기 블레이드(20)의 회전 방향(ROT)으로 상기 제 1 존(21)의 제 1 트레일링 엣지(30')로부터 하방으로 위치한 제 2 트레일링 엣지(30")가 제공되며;
   ·각각의 제 1 존(21)은 롤링 베어링(45)과 원뿔형의 얇은 판으로 된 접합부(50)가 제공된 고정기 장치(40)에 의해 상기 허브(16)에 연결된 루트(24)를 포함하는, 로터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 최대 비틀림각(α)은 0인, 로터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드(20)의 무게중심(CG)은 상기 베어링(45)의 기하학적 대칭축(AX2) 상에 있는, 로터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링(45)은 세라믹 롤러 베어링인, 로터.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 베어링(45)은 상기 루트(24)에 고착된 링(46)을 포함하는, 로터.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 얇은 판으로 된 접합부(50)는 외부 강도 부재(51)와 내부 강도 부재(52)를 포함하고, 고리 모양의 탄성 중합체 부재(55)가 상기 내부 강도 부재(52)를 상기 외부 강도 부재(51)에 연결하며, 적어도 하나의 고정기 로드(60)에 의해 상기 내부 강도 부재(52)에 고정되기 위해, 상기 루트(24)가 상기 베어링(45)과 상기 탄성 중합체 부재(55)를 통과하는, 로터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 내부 강도 부재(52)는 상기 허브(16)에 고정되는, 로터.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 덕트를 지닌 로터(10)는 블레이드마다 하나의 피치 레버(70)를 포함하고, 각각의 피치 레버(70)는 내부 강도 부재(52)에 힌지되어 있는, 로터.
9. 제 6 항에 있어서,
   적어도 하나의 균형 웨이트(80)가 상기 내부 강도 부재(52)에 고정되어 있는, 로터.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성 중합체 부재(55)는, 상기 내부 강도 부재(52)로부터 상기 외부 강도 부재(51) 쪽으로 진행하는 미리 결정된 두께 감소 관계를 따라 감소하는 방사상 두께(200)를 가지는, 로터.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성 중합체 부재(55)는 탄성 중합체 재료로 된 유연한 층(57)들과 단단한 층들(56)이 연속되는 것을 포함하는, 로터.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 존(22)은 적어도 30°의 경사각을 나타내는 뒤쪽 스윕을 포함하는, 로터.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링(45)은 틈새가 없는 롤링 베어링인, 로터.
14. 회전익 항공기(1)로서,
    제 1 항에 따른 덕트가 있는 로터(10)를 포함하는, 회전익 항공기.

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