KR20150106989A

KR20150106989A - 가변 스팬 모핑 날개

Info

Publication number: KR20150106989A
Application number: KR1020140028917A
Authority: KR
Inventors: 배재성; 황재혁; 최수민
Original assignee: 한국항공대학교산학협력단
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-23

Abstract

본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 비행동체에 구비되어 회전력을 발생시키는 구동부, 다단으로 이루어져 일단이 구동부로부터 회전력을 전달받아 날개의 길이방향으로 길이가 가변되는 시저스부, 시저스부의 타단에 결합되어 시저스부의 길이 변화에 따라 날개의 길이방향으로 움직이는 보조날개 및 비행동체에 결합되어 내부에 보조날개를 수용하는 주날개를 포함하여, 상이한 공력 조건에서도 유연한 형상 변형을 토대로 다양한 임무를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 스팬 모핑 날개{VARIABLE SPAN MORPHING WING}

본 발명은 가변 스팬 모핑 날개에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 날개로만 이루어진 기존 날개와 달리 구동부와 시저스부 그리고고 주날개 내부의 보조날개를 포함하여, 상기 구동부가 구동됨에 따라 일단이 상기 구동부와 연결된 시저스부의 길이가 짧게 또는 길게 변형되어, 상기 시서스부의 타단과 연결된 보조날개가 상기 주날개에서 내부에서 외부로 출입함으로써 가변되는 가변 스팬 모핑 날개에 관한 것이다.

아래의 선행기술문허인 특허문헌은 날개 뒷전과 연결되어 설치되는 작동링키지가 선형 작동기에 의해 작동되어 상기 날개 뒷전의 구조 변형을 발생시키고, 이 때 요구되는 스킨의 길이 변화가 가능하도록 인장ㆍ압축되는 변형스킨을 포함한 항공기 모핑 날개에 관한 것이다.

즉, 종래의 위와 같은 모핑날개는 날개 일부분의 구조를 변형시킴으로써 기계적으로 분리되어 있는 플랩을 적용하지 않으면서 조종력 및 고양력을 발생시킬 수 있도록한 것일 뿐, 날개자체의 길이가 길어지거나 짧아지는 길이변형이 불가능하여, 여러 임무를 소화하는데 제한적인 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1333252호(2013.11.20)

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서, 구동부가 구동됨에 따라 일단이 구동부와 연결된 시저스부의 길이가 짧게 또는 길게 변형되어, 시서스부의 타단과 연결된 보조날개가 주날개에서 내부에서 외부로 출입함으로써 가변되는 가변 스팬 모핑 날개의 제공을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 비행동체에 구비되어 회전력을 발생시키는 구동부, 다단으로 이루어져 일단이 구동부로부터 회전력을 전달받아 날개의 길이방향으로 길이가 가변되는 시저스부, 시저스부의 타단에 결합되어 시저스부의 길이 변화에 따라 날개의 길이방향으로 움직이는 보조날개 및 비행동체에 결합되어 내부에 보조날개를 수용하는 주날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 구동부는 소정 거리만큼 이격되어 상기 비행동체에 고정된 제1 및 제2 지지유닛, 제1 및 제2 지지유닛의 내측면에 각각 형성되어, 시저스부가 장착되는 제1 및 제2 장착유닛, 제1 및 제2 지지유닛의 내측면을 잇는 볼스크류 바, 내주면에 볼스크류 바의 외주면에 형성된 나사선과 대응되는 나사선이 형성되어, 볼스크류 바가 회전함에 따라 내측에 결합하고 있는 제1 장착유닛을 이동하게 하는 너트 및 제1 지지유닛과 회전축이 커플링되어 제1 및 제2 지지유닛의 내측면을 잇는 볼스크류 바에 회전력을 전달 서보모터,를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 상이한 공력 조건에서도 유연한 형상 변형을 토대로 다양한 임무를 수행할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 많은 연료를 소모하는 이륙, 순항상태에서날개를 연장하여 기존 날개보다 항력이 감소하기 때문에 연료소비를 줄이면서 효율적이 비행을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 날개를 촉소해 가로 안정성을 작게 함으로써 신속한 기동을 필요로 하는 비행을 가능하게 하는 효과가 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 무게의 대부분을 차지하는 구동부가 날개가 아닌 동체 쪽에 설치되어 날개가 받는 부담 하중을 최소화하는 효과가 있으며, 밀폐형이 아닌 노출형으로 정비가 용아한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 분해도,
도 3은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 구동부를 상세히 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 시저스부를 상세히 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개가 가변되는 것을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 주날개부를 도시한 도면, 및
도 7은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 가변전 조이너의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2에에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개 사시도는 회전력을 발생시키는 구동부(100), 다단으로 이루어져 일단이 상기 구동부(100)로부터 회전력을 전달받아 날개의 길이방향으로 선형운동하는 시저스부(200), 상기 시저스부(200)의 타단에 결합되어 함께 선형운동하는 보조날개(300), 상기 보조날개(300)을 수용한 주날개(400) 및 상기 시저스부(200)와 보조날개(300)를 연결하는 조이너(500)를 포함한다.

참고로, 도 1은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개 사시도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 분해도이다.

상기 구동부(100)는 도 3에도시된 바와 같이, 제1 지지유닛(110), 제2 지지유닛(120), 제1 장착유닛(130), 제2 장착유닛(140), 볼스크류 바(150), 너트(160), 및 서보모터(170)를 포함한다.

참고로, 도 3은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 구동부를 상세히 도시한 도면이다.

상기 제1 지지유닛(110)과 제2 지지유닛(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 소정 거리만큼이격되게 비행동체에 고정되어 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개를 지지한다.

상기 시저스부(200)가 장착되는 상기 제1 장착유닛(130)과 상기 제2 장착유닛(140)은 각각 상기 제1 지지유닛(110)과 제2 지지유닛(120)의 내측면에 각각 형성된다.

이때, 상기 제1 지지유닛(110)의 내측에 형성된 상기 제1 장착유닛(130)은 이동가능하게 형성되고, 상기 제2 지지유닛(120)의 내측에 형성된 상기 제2 장착유닛(140)은 고정되게 형성된다.

상기 볼스크류 바(150)는 상기 제1 지지유닛(110)과 제2 지지유닛(120)의 내측면을 잇는 회전축이다.

상기 너트(160)는 상기 제1 장착유닛(130)의 내측에 결합되고, 내주면에 상기 볼스크류 바(150)의 외주면에 형성된 나사선과 대응되는 나사선이 형성되어, 상기 볼 스크류 바(150)가 회전함에 따라 이동하게 된다.

상기 서보모터(170)는 최초 회전력을 발생시키는데, 상기 회전력은 상기 제1 지지유닛(120)과 회전축이 커플링되어 상기 제1 지지유닛(110)과 제2 지지유닛(120)의 내측면을 잇는 상기 볼스크류 바(150)에 전달된다.

한편, 상기 시저스부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 로드(ROD:210)가 샤프트나 볼트·너트로 체결되어 있으며, 회전이 이루어지는 힌지 축에 홀 가공을 해서 볼 베어링(211)를 삽입함으로써 회전이 더욱 부드럽게 이루어질 수 있도록 한다.

참고로, 도 4는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 시저스부를 상세히 도시한 도면이다.

또한, 상기 시저스부(200)는 일단이 상기 구동부(100)의 제1 장착유닛(130), 제2 장착유닛(140)과 핀(PIN)으로 결합되고, 타단이 상기 보조날개(300)와 조이너(500)로 결합되어 있다.

이때, 상기 제1 장착유닛(130), 제2 장착유닛(140)과 결합되는 상기 시저스부(200)의 로드는 볼 베어링(211)이 삽입되어 않은것이 바람직하다.

또한, 상기 조이너(500)와 결합되는 상기 시저스부(200)의 로드는 길이가 절반인 것이 바람직하다.

한편, 상기 조이너(500)는 상기 보조날개(300)와 결합하는 부분이 링형상으로 이루어져, 상기 보조날개(300)의 기단에 형성된 결합축(310)이 상기 링형상에 삽입됨으로써 상기 보조날개(300)와 결합한다.

이때, 상기 시저스부(200)가 날개의 길이방향으로 전개됨에 따라 날개 시위(chord) 방향으로 위치가 변하므로, 상기 조이너(500)는 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 시저스부(200)의 전개 전 상기 결합축(310)의 일측에 구비되어 상기 시저스부(200)의 전개시 자유롭게 움직일 수 있도록 설치된다.

즉, 일반적으로 비행동체와 날개가 직각이 아닌 사선으로 결하되어 있어, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 보조날개(300)가 주날개(400) 내부에 수용된 가변전에 상기 조이너(500)는 상기 시저스부(200)의 결합축(310)의 일측하방에 위치한다.

반대로, 상기 보조날개(300)가 주날개(400) 외부로 노출되는 가변이 이루어지면 상기 조이너(500)는 상기 시저스부(200)의 결합축(310)의 일측하방에서 상방으로 자유롭게 이동하게 된다.

참고로, 도 7은 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 가변전 조이너의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개는 도 1과 같은 상태에서, 상기 서보모터(170)가 구동됨에 따라 상기 시저스부(200)가 날개의 길이방향으로 선형운동하여 상기 주날개(400) 내부에 수용된 보조날개(300)가 도 5에 도시되 바와 같이 외부로 노출되어 길이가 길어진다.

반대로, 상기 서보모터(170)이 반대로 회전하게되며, 상기 보조날개(300)가 상기 주날개(400)로 다시 수용되어 길이가 줄어든다.

참고로, 도 5는 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개가 가변되는 것을 도시한 도면이다.

한편, 상기 보조날개(300)가 상기 주날개(400)에 어떻게 수용되어 있는지 살펴보면, 본 발명에 따른 가변 스팬 모핑 날개의 주날개부를 도시한 도 6과 같이, 상기 주날개(400)의 리브에 홈을 파서 상부와 하부 내주면에 슬라이딩 롤러(410)를 설치하여 상기 보조날개(300)의 출입이 부드럽게 이루어질 수 있도록 한다.

이때, 상기 슬라이딩 롤러(410)는 상기 보조날개(300)의 윙 스킨과 맞닿아서 상기 보조날개(300)와 상기 주날개(400)간에 유격이 생기지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실 시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 구동부
110 : 제1 지지유닛
120 : 제2 지지유닛
130 : 제1 장착유닛
140 : 제2 장착유닛
150 : 볼스크류 바
160 : 너트
170 : 서보모터
200 : 시저스부
210 : 로드(ROD)
211 : 볼 베어링
300 : 보조날개
310 : 결합축
400 : 주날개
410 : 슬라이딩 롤러
500 : 조이너

Claims

비행동체에 구비되어 회전력을 발생시키는 구동부(100);
다단으로 이루어져 일단이 상기 구동부(100)로부터 회전력을 전달받아 날개의 길이방향으로 길이가 가변되는 시저스부(200);
상기 시저스부(200)의 타단에 결합되어 상기 시저스부(200)의 길이 변화에 따라 날개의 길이방향으로 움직이는 보조날개(300); 및
상기 비행동체에 결합되어 내부에 상기 보조날개(300)를 수용하는 주날개(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 1항에 있어서,
상기 시저스부(200)의 타단과 상기 보조날개(300)의 기단에 형성된 결합축(310)을 결합시키는 조이너(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 1항에 있어서,
상기 구동부(100)는
소정 거리만큼 이격되어 상기 비행동체에 고정된 제1 및 제2 지지유닛(110, 120);
상기 제1 및 제2 지지유닛(110, 120)의 내측면에 각각 형성되어, 상기 시저스부(200)가 장착되는 제1 및 제2 장착유닛(130, 140);
상기 제1 및 제2 지지유닛(110, 120)의 내측면을 잇는 볼스크류 바(150);
상기 제1 장착유닛(130)의 내측에 결합되어 상기 볼스크류 바(150)를 따라 이동하는 너트(160); 및
상기 제1 지지유닛(120)과 회전축이 커플링되어 상기 제1 및 제2 지지유닛(110, 120)의 내측면을 잇는 상기 볼스크류 바(150)에 회전력을 전달 서보모터(170)
제 3항에 있어서,
상기 너트(160)는
내주면에 상기 볼스크류 바(150)의 외주면에 형성된 나사선과 대응되는 나사선이 형성되어, 상기 볼스크류 바(150)가 회전함에 따라 내측에 결합하고 있는 상기 제1 장착유닛을 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 3항에 있어서,
상기 시저스부(200)는
회전이 이루어지는 힌지 축이 홀 가공되어 볼 베어링(211)이 삽입된 복수의 로드(ROD;210)가 샤프트 또는 볼트너트 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 장착유닛(130, 140)과 결합되는 상기 시저스부(200)의 로드는 볼 베어링(211)이 삽입되어 않고, 상기 보조날개(300)와 결합되는 상기 시저스부(200)의 로드는 길이가 절반인 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 2항에 있어서,
링형상의 상기 조이너(500)는
상기 보조날개(300)의 기단에 형성된 결합축(310)이 삽입됨에 따라, 상기 보조날개(300)와 결합하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 1항에 있어서,
상기 주날개(400)의 리브에 홈을 형성시키고, 상기 홈에 슬라이딩 롤러(410)를 설치하여 상기 보조날개(300)의 출입을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.
제 8항에 있어서,
상기 슬라이딩 롤러(410)는
상기 보조날개(300)의 윙 스킨과 맞닿아, 상기 보조날개(300)와 상기 주날개(400) 간에 유격이 생기지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 스팬 모핑 날개.