KR20150115857A - 하향방향으로 연장되는 익단 장치 - Google Patents

하향방향으로 연장되는 익단 장치 Download PDF

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KR20150115857A
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Abstract

항공기(1)는 날개(3)을 포함하고, 상기 날개의 단부는 익단 장치(5)를 포함하고, 상기 익단 장치는 (i)이동 영역(9)이 날개(3) 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및 (ii)익단 장치의 최저 지상고가 증가되어 이동 영역(9)이 날개(3)뒤 후방방향으로 연장되는 지상 작동 구성 사이 상기 익단 장치(5)의 평면 밖으로 연장되는 회전축(11)에 관하여 회전 가능한 이동 영역(9)을 포함한다.

Description

하향방향으로 연장되는 익단 장치{DOWNWARDLY EXTENDING WING TIP DEVICE}
본 발명은 하향 연장된 익단 장치를 갖는 항공기 및 상기 익단 장치를 구성하는 방법에 관한 것이다.
항공기 상에 윙렛(winglet)과 같은 익단 장치의 사용이 잘 알려져 있다. 상기 장치는 항공기의 공기 역학적 성능을 향상시키고, 특히, 유도된 항력과 증가된 양력을 일반적으로 감소시킨다. 상대적으로 긴 익단 장치를 포함하는 것이 바람직하지만, 하향 연장되는 (하반각을 이루는) 익단 장치의 길이가 공항(예를 들면, 게이트 입구와 안전 유도로 사용을 위해 요구되는 스팬 및/또는 최저 지상고) 주변을 동작하는 경우 요구되는 다양한 간격을 제어하는 항공기 작동 규칙에 의해 제한되는 경향이 있다.
그러므로, 더 길게 상향 방향으로 연장되는 (하반각의) 익단 장치를 사용하고, 하향 방향으로 연장된 장치를 사용하는데 중점을 맞추는 경향이 있었다.
본 발명의 목적은 하향 연장된 익단 장치를 갖는 항공기 및 상기 익단 장치를 구성하는 방법을 제공하는데 있다.
날개를 포함하는 항공기에 있어서, 상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고, 상기 익단 장치는, (i) 익단 장치가 날개 아래 하향 방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및 (ii) 익단 장치가 후방으로 연장되어, 익단 장치의 최저 지상고가 증가되고, 날개의 효율적인 스팬이 감소되는 지상 작동 구성 사이 구성될 수 있다.
상기 익단 장치는 상기 익단 장치의 평면 밖으로 연장되는 회전 축에 관하여 회전할 수 있는 이동 영역을 포함하여, 고도가 높은 크루즈 구성에서 이동 영역은 상기 날개 아래 하향방향으로 연장되고, 지상작동 구성에서 상기 이동 영영은 날개 뒤 후방방향으로 연장될 수 있다.
날개를 포함하는 항공기에 있어서, 상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고, 상기 익단 장치는, (i)이동 영역이 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및 (ii)익단 장치의 최저 지상고가 증가되어 이동 영역이 후방방향으로 연장되는 지상 작동 구성 사이 상기 익단 장치의 평면 밖으로 연장되는 회전축에 관하여 회전 가능한 이동 영역을 포함할 수 있다.
상기 익단(wing tip) 장치는 상기 날개로부터 하향 연장되어 고정되는 고정 영역을 포함하고, 상기 이동 영역은 상기 고정 영역상에 회전 가능하도록 장착될 수 있다.
상기 비행기는 15,000 내지 45,000 피트(ft)의 고도가 높은 비행에 적합할 수 있다.
상기 비행기는 0.5마하(Mach) 내지 0.9 마하의 속도 비행에 적합할 수 있다.
상기 날개는 이면각 날개(dihedral wing)인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 날개의 단부는 상기 날개의 에어로포일 단면을 넘어 돌출하는 구근형 본체(bulbous body)를 포함하고, 상기 익단 장치는 상기 구근형 본체로부터 연장될 수 있다.
상기 날개의 단부는 제2 익단 장치를 포함하고, 상기 제2익단 장치는 상기 날개 상향 방향으로 연장될 수 있다.
고도가 높은 크루즈 구성 및 상기 지상 작동 구성 사이 익단 장치의 작동을 조절하는 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 비행을 위해 고도가 높은 크루즈 구성(cruise configuration) 및 지상 기초 작동을 위한 상기 지상 작동 구성(ground-operating configuration)에서 익단 장치를 설정하도록 배치될 수 있다.
상기 날개 단부는 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 구성할 수 있다.
항공기 상의 익단 장치를 구성하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 익단 장치가 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성으로, 비행동안 고도가 높은 크루즈 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계; 및 지상 동작을 위해, 익단 장치가 상기 익단 장치의 최저 지상고를 증가시키기 위한 날개 뒤 후방으로 연장되는 지상 작동 구성으로, 상기 지상 작동 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
하향 연장된 익단 장치를 갖는 항공기 및 상기 익단 장치를 구성하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 항공기의 정면도이다.
도 2는 도1의 항공기 상에서 날개 및 익단 장치의 약간 떨어진 맞은편이다.
도 3은 도1의 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 평면도이다.
도 4는 도1의 항공기 상의 날개 및 익단의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 사시도이다.
도 6은 도5의 날개 및 익단 장치의 맞은편이다.
도 7은 도5의 날개 및 익단 장치의 정면도이다.
도 8및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개 및 익단 장치의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 사시도이다.
도 11은 도 10의 날개 및 익단 장치의 맞은편이다.
도 12a및 도12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개 및 익단 장치의 개략도이고, 상기 익단 장치는 고도가 높은 크루즈 및 지상 작동 구성 각각으로 나타내고 있다.
도 12c는 도 12b의 익단 장치의 정면도이다.
본 발명의 제1관점에 따르면, 날개를 포함하는 항공기를 제공한다. 상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고,
상기 익단 장치는,
(i) 익단 장치가 날개 아래 하향 방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및
(ii) 익단 장치가 후방으로 연장되어, 익단 장치의 최저 지상고가 증가되고, 날개의 효율적인 스팬이 감소되는 지상 작동 구성사이에서 구성된다.
본 발명은 비행동안 사용되는 상대적으로 길게 하향방향으로 연장된 익단 장치를 허용하지만 항공기 클리어런스 규칙를 고수하는 지상상에서 운행하는 동안 최저 지상고가 증가된다.
고도가 높은 크루즈 구성에서, 익단 장치는 날개 아래 하향방향으로 연장된다. 상기 하향방향으로 연장된 익단 장치는 하반각/하반각 익단 장치 또는 하향 방향 캔트 익단 장치로 지칭될 수 있다.
지상 작동 구성에서, 상기 익단장치는 바람직하게 날개 뒤 후방방향으로 연장되어, 익단 장치의 최저 지상고가 증가된다. 지상 작동 구성에서, 익단 장치는 어느 정도 하향 방향으로 여전히 연장될 수 있지만, 고도가 높은 크루즈 구성에서 하향 연장 보다 더 작은 하향 연장인 것을 이해할 것이다. 지상 작동 구성에서, 익단 장치는 실직적으로 자유 유동 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 지상 작동 구성에서, 익단 장치는 지상면과 실질적으로 평행한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 지상 작동 구성에서, 익단 장치는 항공기의 종축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 익단 장치의 연장 방향은 자명할 것이지만, 불확실할 경우, 연장 방향은 팁을 통해 통과하는 명목상 라인의 방향에 의해 하향 방향 연장되는 익단 장치의 중간 코드를 통해, 측정될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 익단 장치는 지상 작동 구성을 선택 후 다른 구성으로 구성될 수 있다. 또 다른 구성에서 익단 장치가 날개 루트를 향한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 또 다른 구성에서, 익단 장치는 뒤 가장자리 날개에 실질적으로 평행하게 연장되도록 배치될 수 있다. 이는 서비스 차량 통과 등을 위한 충분한 클리어런스를 확실하게 하기 위해 유용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 지상 작동 구성에서, 익단 장치는 후방방향으로 연장된다. 바람직하게 날개 뒤로 연장되어, (고도가 높은 크루즈 구성과 비교하여) 날개의 효율적인 스팬이 증가하지 않도록 한다.
날개의 효율적인 스팬은 적어도 유지되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 감소된다. 예를 들면, 익단 장치 및/또는 익단 장치가 회전하는 회전 축은 기울어질 수 있거나, 지향될 수 있어, 익단 장치 회전 동안, 익단 장치는 안쪽으로 이동한다.
전체 익단 장치는 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 변화하는 경우 이동하는 것이 필수적인 것은 아니다. 익단 장치는 회전축에 관해 회전할 수 있도록 이동 영역을 포함할 수 있다.
회전 축은 익단 장치의 평면 밖으로 연장될 수 있다. 이동 영역은 회전축에 관해 회전될 수 있어, 고도가 높은 크루즈 구성에서, 이동 영역은 날개 아래 하향방향으로 연장되고, 지상 작동 구성에서, 이동 영역은 날개 뒤 후방방향으로 연장된다. 회전축은 익단 장치의 평면에 실직절으로 수직일 수 있다. 익단 장치는 자신의 평면 내에서 회전하도록 배치될 수 있다. 익단 장치의 “영역”은 익단 장치의 일부 실시예 모두에서 3D 본체 한정 부분을 일반적으로 의미한다. 영역은 익단 장치의 공기 역할 적 표면을 일반적으로 포함한다.
익단 장치의 평면은 당업자에게 명백할 것이다. 의심의 여지 없이, 평면은 익단 장치와 날개 사이 인터페이스를 따라 적어도 두 개의 점을 포함하고 익단 장치의 팁을 포함할 수도 있는 평면에 의해 한정되는 것이 바람직하다. 이동 영역은 날개로부터 분리될 수 있다. 상기 배치는 손상되는 경우 이동영역이 제거되게 하여, 상기 부분이 손상되는 경우에도 항공기가 여전히 작동할 수 있다.
본 발명에 따른 제2관점에 따르면, 날개를 포함하는 항공기를 제공하고, 상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고, 여기서, 익단 장치는
(i)이동 영역이 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및
(ii)익단 장치의 최저 지상고가 증가되어 이동 영역이 후방방향으로 연장되는 지상 작동 구성 사이 상기 익단 장치의 평면 밖으로 연장되는 회전축에 관하여 회전 가능한 이동 영역을 포함한다. 그러므로, 본 발명은 (익단 장치가 지상 작동 구성을 구성되는 경우) 상대적으로 길게 하향방향으로 연장되는 익단 장치가 항공기 최저 지상고 규칙을 위반하는 일 없이 비행 동안 사용되도록 한다.
본 발명의 다른 관점에서, 이동영역은 익단 장치의 전체를 형성할 수 있다. 더 바람직하게는, 이동 영역은 단지 그 일부에 불과하다. 예를 들면, 익단 장치는 날개로부터 하향방향으로 연장되고, 상대적으로 고정되는 고정 영역을 포함할 수 있다. 이동 영역은 고정 영역상에 회전가능하게 장착될 수 있다. 하향 방향으로 연장되는 고정 영역을 제공함으로써, 익단 장치의 일부 공기 역할적 이득은 익단 장치가 지상 작동 구성에 있는 경우조차 유지될 수 있다. 이는 익단 장치가 비행동안(예를 들면 착륙직전) 지상 작동 구성으로 일시적으로 구성되는 경우 유용할 수 있다. 고정 영역은 에어로포일 단면을 포함할 수 있다. 고정 영역은 고정된 윙렛으로 동작할 수 있다.
일반적으로, 익단 장치는 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 구성을 중계하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 이륙을 위해, 익단 장치는 상대적으로 낮은 드래그를 형성하는 중간 구성으로 구성될 수 있다. 착륙을 위해, 익단 장치는 상대적으로 높은 드래그를 형성하는 중간 구성으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서,익단 장치는 지상 작동 구성 및 고도가 높은 크루즈 구성 사이에서만 구성할 수 있다.
익단 장치는 고정영역이 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 이동 영역의 이동 동안 이동 영역을 방해하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 배치는 하나 또는 두 개의 영역에서 절단을 제공하여 달성될 수 있다. 그러나, 더 바람직하게는, (고도가 높은 구성에서) 고정 영역과 이동 영역이 고정 영역에서 이동 영역으로 연장되는 실질적인 부드러운 공기 역할적 표면을 형성한다. 고도가 높은 구성에서, 이동 영역의 후방 모서리는 고정 영역의 후방 모서리의 연속일 수 있다. 고도가 높은 구성에서, 이동 영역의 앞쪽 모서리는 고정 영역의 앞쪽 모서리의 연속일 수 있다. 일부 실시예에서, 이동 및 고정 영역은 절단면에 의해 나누어지는 것이 바람직하다. 절단면은 이동 영역의 회전축에 대해 수직방향인 것이 바람직하다. 상기 배치는 고정 및 이동 구조가 상기 축에 관해 이동 영역의 회전 동안 방해하지 않도록 한다(간섭을 피하기 위해 절단부나 다른 구조적 변경에 대한 필요를 부정한다). 절단면은 익단장치의 앞쪽 모서리 및 뒤쪽 모서리를 통과하는 것이 바람직하다. 절단면은 실질적으로 평면일 것이다.
고정 영역 및 이동 영역의 구조는 고정 영역에서 이동 영역으로 연장되는 실질적으로 연속적인 공기 역학적 표면을 형성하도록 겹칠 수 있다. 예를 들면, 이동 영역의 선내 단부는 고정 영역 내에서 슬리브로 연결될 수 있다.
고정 영역을 한정하는 구조는 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 익단 장치의 효율적 이동을 위해 액추에이터가 유지되도록 배치될 수 있다.
고도가 높은 크루즈 구성에서, 익단 장치의 스위프(sweep)는 날개의 스위프와 실질적으로 동일하다. 익단 장치가 고정 영역을 포함하는 실시예에서, 고정 영역의 스위프는 날개의 스위프와 실질적으로 동일하다. 본 발명의 다른 실시예에서, (고도가 높은 크루즈 구성에서) 익단 장치는 날개보다 더 큰 스위프를 포함한다. 상기 배치는 압축성 효과를 관리하는데 사용될 수 있다. 지상 작동 구성에서, 익단 장치의 스위프, 또는 적어도 이동 영역은 날개의 스위프보다 더 큰 것이 바람직하다.
날개의 단부는 날내긔 에어로포일 단면을 넘어 도출되는 구근형 본체를 포함할 수 있다. 익단 장치는 구근형 본체로부터 연장된다. 구근형 부분은 날개의 팁에 위치되는 것이 바람직하다. 구근형 본체는 고도가 높은 크루즈 구성과 지상 작동 구성 사이 익단 장치의 효과적인 인동을 위해 액추에이터를 유지하도록 배치될 수 있다. 구근형 본체는 비-에어로포을 단면인 것이 바람직하다. 구근형 본체는 회전체일 수 있다. 구근형 본체는 비-리프팅 표면을 형성하는 것이 바람직하다.
날개의 단부는 제2익단 장치를 포함할 수 있다. 제2익단 장치는 날개 상에 상향방향으로 연장될 수 있다. (고도가 높으 크루즈 구성인 경우) 제1익단 단치는 익단 장치를 상향방향으로 연장하는 제2익단 장치로부터 소용돌이를 방해하도록 배치되는 것이 바람직하다. 그러므로, 날개가 하향방향으로 연장되는 익단 장치 및 상향 방향으로 연장되는 익단 장치 모두를 포함하는 본 발명의 실시예는 (항공기 클리어런스 규칙에 의해 하향방향으로 연장된 장치의 존재에 의해 과도하게 제한되는 것 없이) 상대적으로 낮게 유도된 항력을 포함할 수 있다.
날고 있는 항공기의 물과 팁의 충돌로 인하여 불안정하거나 메인 날개에 대한 손상을 피하기 위해, 움직일 수 있는 하향방향으로 연장되는 익단 장치는 US 6,547,181(Hoisington 외.)에 지면 효과 날개를 위해 제안되었다. 본 발명의 익단 장치는 고도가 높은 크루즈 구성과 지상 작동 구성 사이 이동할 수 있다. 본 발명은 지면 효과 항공기에 관한 것이 아니다. 항공기는 지면 효과 항공기가 아니다. 본 발명의 실시예에서, 항공기는 도고가 높은 항공기에 적합할 수 있다. 예를 들면, 항공기는 15,000피트 내지5,000피트, 더 바람직하게는 30,000 내지 45,000 피트 더 바람직하게는 35,000 내지 42,000 피트 비행을 위해 적합할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 항공기는 0.5마하 내지 0.9마하 더 바람직하게는 0.75 내지 0.9마하, 더 바람직하게는, 0.8 내지0.84마하의 속도로 비행하는 것이 적합할 수 있다.
항공기는 적어도 하나 더 바람직하게는 복수의 분사동력장치를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 항공기는 무인항공일 수 있으나, 더 바람직하게는 항공기일 수 있다. 바람직하게, 항공기는 여객용일 수 있다.
고도가 높은 크루즈 구성은 고도가 높은 크루즈인 경우의 항공기 구성을 의미한다. 고도가 높은 크루즈 구성에서, 항공기는 30,000 내지 45,000 피트, 더 바람직하게는, 35,000 내지 42,000 피트로 비행할 수 있다. 고도가 높은 크루즈 구성에서, 항공기는 0.5 내지 0.9마하, 더 바람직하게는, 0.75 내지 0.9마하, 더 바람직하게는 0.8 내지 0.84마하로 비행할 수 있다. 크루즈 조건은 비행 동안 임의의 지점에서 항공기의 무게를 위해, 가장 큰 ML/D(크루즈 마하와 항력에 대한 리프트 비율을 곱한다)를 가지고, 가장 낮은 sfc(특정연료소비)를 가능하게 하는 가장 높은 고도와 속도를 결합한다.
지상 작동 구성은 항공기가 지상에서 있고/지상이 막 있었던 착륙/이륙(LTO) 사이클 동안의 낮은 고도 비행 동안 또는, 지상에서 작동하는 경우 항공기의 구성을 의미한다.
날개는 이면각 날개인 것이 바람직하다. 본 발명은 이면각 날개 상에서 하향 방향으로 연장되는 익단 장치가 오프셋되고, 적어도 어느 정도 이면각 날개가 비행 동안 위쪽으로 휘어지는 경우 효과적인 스팬에서의 손실을 위해 이면각 날개에 대해 특히 이롭다. 고도가 높은 크루즈 구성에서, 익단 장치는 항공기 동체의 가장 낮은 지점보다 더 높을 수 있다.
날개는 낮은 날개 구성으로 위치될 수 있다. 날개는 중간 날개 구성으로 위치될 수 있다.
항공기는 고도가 높은 크루즈 구성과 지상 작동 구성 사이 익단 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 비행 동안 고도가 높은 크루즈 구성 및 (LTO 사이클 동안 또는 지면상의 동작과 같은) 지면 동작을 위한 지상 작동 구성에서 익단 장치를 구성하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상술한 바와 같이, 날개로서 사용을 위한 날개가 제공된다. 익단 장치를 갖는 날개의 단부는 고도가 높은 크루즈 구성과 지상 작동 구성 사이 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 관점에 의하면, 항공기 상에 익단 장치를 구성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은,
익단 장치가 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성으로, 비행동안 고도가 높은 크루즈 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계; 및
지상 동작을 위해, 익단 장치가 상기 익단 장치의 최저 지상고를 증가시키기 위한 날개 뒤 후방으로 연장되는 지상 작동 구성으로, 상기 지상 작동 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계를 포함한다.
지면 동작은 항공기가 지상 활주 또는 공항 주면 기동과 같은 지상에 있으면서 동작하는 것을 의미한다. 상기 방법은 착륙 절차 동안, 고도가 높은 크루즈 구성에서 지상 작동 구성으로 익단 장치를 구성하는 단계(예를 들면, 랜딩 기어와 함께 보급됨)를 포함한다. 상기 방법은 (예를 들면 이륙 기어가 수축되는 구성에서) 높은 양력 크루즈 구성에 대해 이륙 동안 또는 이륙 후, 지상 작동 구성으로부터 익단 장치를 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 관점에 관해 설명된 임의의 특정은 본 발명의 다른 관점에 적용될 수 있다. 예를 들면, 항공기에 관하여 설명된 특징은 익단 장치를 구성하는 방법에 동등하게 적용될 수 있다.
첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예로서, 본 발명의 다양한 실시예가 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 항공기의 정면도이다.
도 2는 도1의 항공기 상에서 날개 및 익단 장치의 약간 떨어진 맞은편이다.
도 3은 도1의 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 평면도이다.
도 4는 도1의 항공기 상의 날개 및 익단의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 사시도이다.
도 6은 도5의 날개 및 익단 장치의 맞은편이다.
도 7은 도5의 날개 및 익단 장치의 정면도이다.
도 8및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개 및 익단 장치의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기 상의 날개 및 익단 장치의 사시도이다.
도 11은 도 10의 날개 및 익단 장치의 맞은편이다.
도 12a및 도12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개 및 익단 장치의 개략도이고, 상기 익단 장치는 고도가 높은 크루즈 및 지상 작동 구성 각각으로 나타내고 있다.
도 12c는 도 12b의 익단 장치의 정면도이다.
도 1은 이면각 날개(3) 및 하향 방향으로 연장된 익단 장치(5)를 갖는 항공기(1)의 일 측면의 정면도이다. 항공기(1)는 약 0.85-0.85마하로 35,000 및 42,000 피트 사이로 크루즈 비행을 위해 설계된 여객기이다. 평면의 익단 장치(5)는 약 160도(즉, 수평 아래 70도)의 캔트(cant)로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성으로 도시된다.
익단 장치 그 자체의 공기 역학적 이점(일반적으로 유도 항력을 감소시킴)은 종래에 알려져 있다. 상대적으로 긴 익단 장치를 갖는 것은 바람직할 수 있지만, 하향방향으로 연장되는 익단 장치의 길이는 항공기(예를 들면, 게이트 입구에 필요한 스팬(spapn) 및/또는 최저 지상고) 주변을 조종하는 경우, 요구되는 다양한 클리어런스를 통제하는 항공기 작동 규칙에 의해 제한되는 경향이 있다.
도 2, 3 및 4는 단부, 설계도 및 전면 입면도 각각으로부터 본 발명의 제1실시예의 항공기 상의 익단 장치를 보여주고 있다. 명백하게 하기 위해,
익단 장치에 의해 형성된 효율적인 스팬은 증가하고, 도 3의 평면도에 고장된다.
익단 장치(5)는 항공기 날개(3)에 인접하는 고정 영역(7) 및 이동 영역(9)으로 형성된다. 이동 영역(9) 상에 얇은 확장 요소(미도시)는 고정 영역(7)의 밑면과 겹친다. 이동 영역(9)는 겹친 부분을 통해 통과하는 회전축(11)(도4참조)에 관하여 고정 영역(7) 상에 회전가능하게 장착된다.
도 2에서, 이동 영역(9)을 한정하는 구조는 고도가 높은 크루즈 구성으로 익단 장치(5)를 보여주는 연속 라인으로 도시되고, 지상 작동 구성에서 익단 장치(5)를 보여주기 위해 점점으로 도시된다(보다 자세히 하술된다). 도 4에서 회전 영역은 고도가 높은 크루즈 구성에서 익단 장치(5)를 보여주기 위해 점선으로 도시되고, (고정 영역(7)의 구성에 의해 가려지기 때문에)지상 작동 구성에서 보이지 않는다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 고도가 높은 크루브 구성에서, 익단 장치(5)의 이동 영역(9)는 날개(3)의 밑면 아래로 거리(D)를 하향 연장한다. 익단 장치의 캔트로 인하여, 거리(S)에 의해 날개(3)의 효율적인 스팬을 증가시킨다. 상기 형태는 유도된 드래그를 감소시키는데 도움이 되지만, 익단 장치의 하향 방향 및 스팬 방향의 연장(D, S)는 항공기 클리어런스 규칙을 위해 너무 중대하다. 이를 완화시키기위해, 익단 장치는 익단 장치(5)의 이동 영역(9)이 유선 방향에 실질적으로 부합하는 날개(3) 후방 뒤로 연장되도록 지상 작동 구성으로 구성할 수 있다. 이동 영역(9)의 회전축(11)은 익단 장치(5)의 평면 외부 수직으로 연장되어, 이동 영역은 자신의 평면에서 회전한다. 이는 익단 장치의 하향 방향으로 연장 거리를 감소시키고, 감소된 거리에 대한 효율적인 스팬에 대한 기여도도 감소시켜, 항공기(익단 장치(3)가 지상 작동 구성에 있는 경우)는 항공기 클리어런스 규칙을 준수한다. 본 발명의 항공기는 지상에서 계속 기동하면서, 비행, 특히 높은 고도 크루즈 비행동안 익단 장치의 공기역학 개선을 도울 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서, 익단 장치는 실질적으로 평평하고(곡선 또는 휘어짐 없음), 에어로포일 단면이다. 고정 영역(7)은 날개(3)(도3 참조)의 앞 가장자리로부터 짧은 거리 뒤로 설정되지만, 동일한 뒤젖힘각 알파를 갖는다. 익단 장치(3)가 고도가 높은 크루즈 구성으로 배열되는 경우, 이동 영역(9)은 고정 영역(7)으로 동일한 젖혀짐을 갖고, 두 개 사이 매끄러운 공력이 있다. 그러나, 팁 장치(tip device)(5)가 지상 작동 구성으로 구성되는 경우, (축(11)에 관하여 이동 영역(9)을 회전함으로써) 젖혀짐은 증가되어, 이동 영역(9)은 실질적으로 유선이다. 이동 영역(9)은 고정 영역(7)을 한정하는 구조 내에 설치되는 모터(미도시)에 의해 작동된다. 모터는 회전을 효과적으로 하기 위해 일련의 베벨 기어를 구동한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 유압 또는 형상 가변익 구조와 같은 다른 작동 메커니즘이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서, 항공기는 두 개의 구조 사이 익단 장치의 제어 동작을 위해 제어 시스템(미도시)을 포함한다. 이륙 전 및 이륙하는 동안, 익단 장치는 지상 작동 구성에 있다. 이륙 후 곧, 고정 영역(7)의 젖혀져 하향 방향으로 연장되도록 하향 방향 및 전방 방향으로 제어 시스템은 모터가 익단 장치(5)의 이동 영역(9)을 회전하도록 한다. 익단 장치는 상승, 크루즈 및 하강 동안 고도가 높은 크루즈 구성을 유지한다. 항공기가 착륙할 때, 제어 시스템은 모터가 이동 영역(9)의 회전을 바뀌도록 하여, 익단 장치는 지상 동작 구성으로 복귀한다. 본 발명의 제2실시예는 도 5 내지 도 7에 도시된다. 본 발명의 제2실시예에서의 특징은 본 발명의 제1실시예의 특징과 유사하다. 제 2실시예는 제1실시예와 동일한 도면 번호로 도시되지만,접두사 ‘1’ (또는 적절한 경우 ‘10’)이 추가된다. 제2실시예는 항공기가 날개(103)의 단부에서 상향방향으로 연장된 익단 장치(113)를 포함하는 것을 제외하고, 제1실시예와 동일하다. 상향방향으로 연장된 익단 장치(113)는 20도의 캔트로 고정되고(도7 참조), 다운워시(downwash)를 감소시키고, 사이드워시(sidewash)를 향상시키도록 배치된다. 하향 방향으로 연장된 익단 장치(105)와 함께 상향방향으로 연장된 장치(113)를 사용함으로써, (상향방향으로 연장된 장치와 단독 비교하여) 순 와도(net vorticity)는 감소된다. 상향방향으로 연장된 장치는 하향방향으로 연장된 장치의 앞으로 위치된다(도6 참조). 본 발명의 제2실시예에서, 익단도 익단 장치가 연장하는 구근형 본체(115)를 포함한다. 구근 본체(115)는 하향방향으로 연장된 익단 장치(105)를 이동시키기 위해 액추에이터(미도시)를 포함한다.
도 8 및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 익단 장치의 전면부이다. 도 8의 실시예에서, 상항?항으로 연장되는 익단 장치는 본 발명의 제2실시예 보다 더 낮은 캔트에 고정되고, 구근형 본체는 상측보다 날개의 낮은 측면 상에 더 돌출한다.
도 9의 실시예에서, 구근형 영역(115)은 하향 방향의 연장 장치(105)의 고정 영역(107)의 루트에 인접하여 위치되지만, 날개의 앞 가장자리 보든 방향으로 연장되지는 않는다.
본 발명의 다른 실시예는 도 10및 도 11에 도시된다. 본 발명의 이러한 실시예는 익단이 상향 및 하향 연장된 장치의 루트에 구근형 본체를 포함하지 않는다는 것을 제외하면, 제2실시예와 동일하다. 상술된 실시예에서, 이동 영역은 고정 영역을 한정하는 구조의 하측상에 회전가능하게 장착되고, 이동영역(‘9)의 회전축은 익단 장치(‘5)의 평명 외부로 수직하게 연장되어, 이동 영역(‘9)은 자신의 평면에서 회전한다.
도 12a 내지 도 12d는 이동 영역(509)이 익단 장치의 평면에 대해 기울어진 축(517)에 관하여 회전하는 본 발명의 다른 실시예를 보여주고 있다(축(517)이 도 12a내지 도 c에서 페이지 밖의 각으로 연장됨).
이러한 실시예에서, 고정 영역 및 이동 영역(507, 509)은 겹치지 않는다. 대신에, 상기 영역은 익단 장치(505)을 통해 관통하는 절단면을 따라 분할된다. (평면의 개념적은 타원형의 경계는 절단면을 나타내기 위해 도 12a 및 도 12c에 도시됨).
절단면(519)은 회전축(517)에 수직으로 지향된다. 이는 지상작동에 대해 이동 영역(509)이 고도가 높은 리프트 구성(도 12a참조)으로부터 회전하는 경우(도 12b 및 도 12c참조), 고정 영역(507)을 간섭하지 않는다. 이러한 방식으로 절단면(517)을 배향하는 것은 익단 장치(505)의 하나 또는 두 영역에서 절단할 필요를 제거하고, 더 복잡한 회전에 대한 필요를 제거한다.
본 발명은 설명 및 특정 실시 예를 참조하여 설명되는 반면, 본 발명이 명세서에 구체적으로 도시되지 않은 많은 다른 변형에 대해 당업자에 의해 이해 될 것이다. 상술한 설명에서, 정수 또는 요소가 개시되고, 또는 명백하거나 예측가능한 대응물, 균등물은 본 명세서에 개별적으로 제시된 바와 같이 포함된다. 인용은 본 발명의 실제 범위를 결정하는 청구항에 의해 형성되어야 하고, 이러한 대응물을 포함하기 위해 구성되어야 한다. 또한 바람직하고 이점이 되고 편리하게 설명된 정수 또는 본 발명의 특징은 선택적이고 독립항에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 날개를 포함하는 항공기에 있어서,
    상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고,
    상기 익단 장치는,
    (i) 익단 장치가 날개 아래 하향 방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및
    (ii) 익단 장치가 후방으로 연장되어, 익단 장치의 최저 지상고가 증가되고, 날개의 효율적인 스팬이 감소되는 지상 작동 구성 사이 구성되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 익단 장치는 상기 익단 장치의 평면 밖으로 연장되는 회전 축에 관하여 회전할 수 있는 이동 영역을 포함하여, 고도가 높은 크루즈 구성에서 이동 영역은 상기 날개 아래 하향방향으로 연장되고, 지상작동 구성에서 상기 이동 영영은 날개 뒤 후방방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  3. 날개를 포함하는 항공기에 있어서,
    상기 날개의 단부는 익단 장치를 포함하고,
    상기 익단 장치는
    (i)이동 영역이 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성; 및
    (ii)익단 장치의 최저 지상고가 증가되어 이동 영역이 후방방향으로 연장되는 지상 작동 구성 사이 상기 익단 장치의 평면 밖으로 연장되는 회전축에 관하여 회전 가능한 이동 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 익단(wing tip) 장치는 상기 날개로부터 하향 연장되어 고정되는 고정 영역을 포함하고, 상기 이동 영역은 상기 고정 영역상에 회전 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비행기는 15,000 내지 45,000 피트(ft)의 고도가 높은 비행에 적합한 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비행기는 0.5마하(Mach) 내지 0.9 마하의 속도 비행에 적합한 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개는 이면각 날개(dihedral wing)인 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  8. 제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개의 단부는 상기 날개의 에어로포일 단면을 넘어 돌출하는 구근형 본체(bulbous body)를 포함하고, 상기 익단 장치는 상기 구근형 본체로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개의 단부는 제2 익단 장치를 포함하고, 상기 제2익단 장치는 상기 날개 상향 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    고도가 높은 크루즈 구성 및 상기 지상 작동 구성 사이 익단 장치의 작동을 조절하는 제어 시스템을 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 비행을 위해 고도가 높은 크루즈 구성(cruise configuration) 및 지상 기초 작동을 위한 상기 지상 작동 구성(ground-operating configuration)에서 익단 장치를 설정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 날개로 사용을 위한 날개로서,
    상기 날개 단부는 고도가 높은 크루즈 구성 및 지상 작동 구성 사이 구성할 수 있는 익단 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 하향 연장된 익단 장치.
  12. 항공기 상의 익단 장치를 구성하는 방법에 있어서,
    상기 방법은
    익단 장치가 날개 아래 하향방향으로 연장되는 고도가 높은 크루즈 구성으로, 비행동안 고도가 높은 크루즈 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계; 및
    지상 동작을 위해, 익단 장치가 상기 익단 장치의 최저 지상고를 증가시키기 위한 날개 뒤 후방으로 연장되는 지상 작동 구성으로, 상기 지상 작동 구성에서 익단 장치를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 익단 장치 구성 방법.
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