KR20160085356A - 항공기를 측풍 비행과 제자리 비행 간에 전환시키는 방법 및 시스템 - Google Patents

항공기를 측풍 비행과 제자리 비행 간에 전환시키는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

방법은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결될 수 있고 제2 단부에서 지상국에 연결될 수 있다. 게다가, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가질 수 있다. 본 방법은 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그리고 본 방법은 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

항공기를 측풍 비행과 제자리 비행 간에 전환시키는 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR TRANSITIONING AN AERIAL VEHICLE BETWEEN CROSSWIND FLIGHT AND HOVER FLIGHT}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 12월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/144,146호를 우선권 주장하고, 이 미국 특허 출원은 이로써 그 전체가 참조로 포함된다.
본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한, 이 섹션에 기술되는 내용이 본 출원에서의 청구범위에 대한 종래 기술이 아니고 이 섹션에 포함하는 것에 의해 종래 기술이라고 인정되지 않는다.
전력 발생 시스템은 화학 및/또는 기계 에너지(예컨대, 운동 에너지)를 다양한 응용 분야(공익사업 시스템 등)에 대한 전기 에너지로 변환할 수 있다. 일 예로서, 풍력 에너지 시스템은 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
항공기를 운동 에너지의 전기 에너지로의 변환을 용이하게 하는 특정 비행 모드들 간에 전환시키는 방법 및 시스템이 본 명세서에 기술되어 있다. 상세하게는, 본 명세서에 기술되는 실시예는 항공기를 측풍 비행(crosswind flight)으로부터 제자리 비행(hover flight)으로 전환시키는 것에 관한 것이다. 유익하게도, 본 명세서에 기술되는 실시예는 낮은 고도에서 항공기의 속력을 신속하게 감소시키는 것에 의해 제자리 비행에 들어가는 것을 개선시킬 수 있다. 게다가, 본 명세서에 기술되는 실시예는 항공기가 다른 비행 모드에 들어감이 없이 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 데 도움을 줄 수 있다.
일 양태에서, 방법은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면(tether sphere) 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국(ground station)에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 시스템은 테더의 제1 단부에 연결된 항공기; 테더의 제2 단부에 연결된 지상국; 및 제어 시스템을 포함할 수 있고, 이 제어 시스템은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하고 - 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하며; 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키도록 구성되어 있다.
다른 양태에서, 컴퓨팅 디바이스로 하여금 기능을 수행하게 하기 위해 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하고 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 개시되어 있다. 이 기능은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 방법은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력(drag)이 증가되거나 항공기에 대한 양력(lift)이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 단계; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 시스템은 테더의 제1 단부에 연결된 항공기; 테더의 제2 단부에 연결된 지상국; 및 제어 시스템을 포함할 수 있고, 이 제어 시스템은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하고 - 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키며; 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키도록 구성되어 있다.
다른 양태에서, 컴퓨팅 디바이스로 하여금 기능을 수행하게 하기 위해 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하고 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 개시되어 있다. 이 기능은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 시스템은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 수단 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 수단; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 수단을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 수단 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 수단; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 수단을 포함할 수 있다.
이들은 물론 다른 양태, 장점, 및 대안이, 적절한 경우, 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽어봄으로써 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하게 될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른, AWT(Airborne Wind Turbine, 공중 풍력 터빈)를 나타낸 도면.
도 2는 예시적인 실시예에 따른, AWT의 구성요소를 나타낸 간략화된 블록도.
도 3은 예시적인 실시예에 따른, 측풍 비행 중인 항공기의 일 예를 나타낸 도면.
도 4는 예시적인 실시예에 따른, 항공기가 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것의 일 예를 나타낸 도면.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 항공기가 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것의 다른 예를 나타낸 도면.
도 6은 예시적인 실시예에 따른, 항공기가 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것의 다른 예를 나타낸 도면.
도 7a 및 도 7b는 예시적인 실시예에 따른, 받음각(angle of attack)을 포함하는 그래픽 표현을 나타낸 도면.
도 8은 예시적인 실시예에 따른, 항공기가 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것의 또 다른 예를 나타낸 도면.
도 9a 및 도 9b는 예시적인 실시예에 따른, 테더 구면을 나타낸 도면.
도 10은 예시적인 실시예에 따른, 방법의 플로우차트를 나타낸 도면.
도 11은 예시적인 실시예에 따른, 다른 방법의 플로우차트를 나타낸 도면.
도 12는 예시적인 실시예에 따른, 또 다른 방법의 플로우차트를 나타낸 도면.
예시적인 방법 및 시스템이 본 명세서에 기술되어 있다. "예시적인"이라는 단어가 본 명세서에서 "예, 사례, 또는 실례로서 역할을 하는"을 의미하기 위해 사용된다는 것을 잘 알 것이다. 본 명세서에서 "예시적인(exemplary)" 또는 "실례가 되는(illustrative)"이라고 기술되는 임의의 실시예 또는 특징이 꼭 다른 실시예 또는 특징보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 보다 일반적으로, 본 명세서에 기술되는 실시예는 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 방법 및 시스템의 특정 양태가 아주 다양한 상이한 구성 - 그 모두가 본 명세서에서 생각되고 있음 - 으로 배열 및 결합될 수 있다는 것을 아주 잘 알 것이다.
I. 개요
예시적인 실시예는, AWT(Airborne Wind Turbine)와 같은, 풍력 에너지 시스템에서 사용될 수 있는 항공기에 관한 것이다. 상세하게는, 예시적인 실시예는 항공기를 운동 에너지의 전기 에너지로의 변환을 용이하게 하는 특정 비행 모드들 간에 전환시키는 방법 및 시스템에 관한 것이거나 그의 형태를 취할 수 있다.
배경 지식으로서, AWT는 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위해, 실질적으로 원형인 경로와 같은, 닫힌 경로에서 비행하는 항공기를 포함할 수 있다. 　예시적인 구현에서, 항공기는 테더를 통해 지상국에 연결될 수 있다. 　테더로 연결되어 있는 동안, 항공기는 (i) 일정 범위의 고도에서 그리고 실질적으로 경로를 따라 비행하고 지상으로 복귀하며, (ii) 전기 에너지를 테더를 통해 지상국으로 전송할 수 있다. 　(일부 구현에서, 지상국은 이륙 및/또는 착륙을 위한 전기를 항공기로 전송할 수 있다.)
AWT에서, 항공기는 바람이 전력 발생에 도움이 되지 않을 때 지상국(또는 격납고) 내에 그리고/또는 그 상에 머물러 있을 수 있다. 　풍속이 200 미터(m)의 고도에서 3.5 미터/초(m/s)일 수 있을 때와 같이, 바람이 전력 발생에 도움이 될 때, 지상국은 항공기를 배치할(또는 기동시킬) 수 있다. 　그에 부가하여, 항공기가 배치되었지만 바람이 전력 발생에 도움이 되지 않을 때, 항공기가 지상국으로 복귀할 수 있다.
더욱이, AWT에서, 항공기는 제자리 비행 및 측풍 비행을 하도록 구성될 수 있다. 　측풍 비행은, 실질적으로 원형인 움직임과 같은, 움직임으로 진행하는 데 사용될 수 있고, 따라서 전기 에너지를 발생시키는 데 사용되는 주된 기법일 수 있다. 제자리 비행은 차례로 측풍 비행을 위한 준비를 하고 자리를 잡기 위해 항공기에 의해 사용될 수 있다. 　상세하게는, 항공기는 제자리 비행에 적어도 부분적으로 기초하여 측풍 비행을 위한 위치로 상승할 수 있다. 　게다가, 항공기는 제자리 비행을 통해 이륙 및/또는 착륙할 수 있다.
제자리 비행 중에, 항공기의 주 날개의 스팬(span)은 지면에 실질적으로 평행하게 배향될 수 있고, 항공기의 하나 이상의 프로펠러는 항공기를 지면 위에 떠 있게 할 수 있다. 　일부 구현에서, 항공기는 제자리 비행에서 수직으로 상승 또는 하강할 수 있다.
측풍 비행에서, 항공기는 실질적으로 닫힌 경로를 따라 바람에 의해 추진될 수 있도록 배향될 수 있고, 이는, 앞서 살펴본 바와 같이, 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 　일부 구현에서, 항공기의 하나 이상의 로터(rotor)는 입사 바람(incident wind)을 감속시키는 것에 의해 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 게다가, 일부 구현에서, 닫힌 경로는 업스트로크(upstroke) 및 다운스트로크(down stroke)를 포함할 수 있다. 항공기는 업스트로크 동안 실질적으로 위쪽으로 추진될 수 있고, 항공기는 다운스트로크 동안 실질적으로 아래쪽으로 추진될 수 있다. 더욱이, 업스트로크에서의 항공기의 속력은 다운스트로크에서의 항공기의 속력보다 더 작을 수 있다.
(i) 항공기가 부착류(attached flow)(예컨대, 정상류(steady flow) 및/또는 실속 없음 조건(no stall condition)(에어포일(airfoil)로부터의 공기 흐름의 분리가 없음을 지칭할 수 있음))를 가질 때와 (ii) 테더가 장력을 받을 때 항공기는 측풍 비행에 들어갈 수 있다. 　더욱이, 항공기는 지상국으로부터 실질적으로 순풍 쪽에(downwind) 있는 위치에서 측풍 비행에 들어갈 수 있다. 그리고 항공기가 부착류를 갖지 않을 때 항공기는 제자리 비행에 들어갈 수 있다.
일부 구현에서, 측풍 비행 동안의 테더의 장력이 제자리 비행 동안의 테더의 장력보다 더 클 수 있다. 　예를 들면, 측풍 비행 동안의 테더의 장력은 15 킬로뉴턴(KN)일 수 있고, 제자리 비행 동안의 테더의 장력은 1 KN일 수 있다.
본 명세서에 기술되는 실시예는 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 관한 것이다. 예시적인 구현에서, 방법은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
게다가, 다른 예시적인 구현에서, 방법은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 단계; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
유익하게도, 이러한 구현은 낮은 고도에서 항공기의 속력을 신속하게 감소시키는 것에 의해 제자리 비행에 들어가는 것을 개선시킬 수 있다. 게다가, 이러한 구현은 항공기가 다른 비행 모드에 들어감이 없이 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하게 할 수 있다. 더욱이, 이러한 구현은 측풍 비행과 제자리 비행 사이의 테더의 장력의 변동을 매끄럽게 하는 데 도움을 줄 수 있다.
II. 예시적인 시스템
A. AWT(Airborne Wind Turbine)
도 1은 예시적인 실시예에 따른, AWT(100)를 나타낸 것이다. 상세하게는, AWT(100)는 지상국(110), 테더(120), 및 항공기(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 테더(120)는 제1 단부에서 항공기에 연결될 수 있고 제2 단부에서 지상국(110)에 연결될 수 있다. 이 예에서, 테더(120)는 지상국(110) 상의 하나의 위치에서 지상국(110)에 부착될 수 있고, 항공기(130) 상의 2개의 위치에서 항공기(130)에 부착될 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 테더(120)는 다수의 위치에서 지상국(110) 및/또는 항공기(130)의 임의의 부분에 부착될 수 있다.
지상국(110)은 항공기(130)가 동작 모드에 있을 때까지 항공기(130)를 지탱하고 그리고/또는 지지하기 위해 사용될 수 있다. 지상국(110)은 또한, 디바이스의 설치가 가능하도록, 항공기(130)의 재배치를 감안하도록 구성될 수 있다. 게다가, 지상국(110)은 착륙 동안 항공기(130)를 격납하도록 추가로 구성될 수 있다. 지상국(110)은 항공기(130)를 제자리 비행, 측풍 비행, 및 전진 비행(forward flight)(비행기와 같은 비행(airplane-like flight)이라고 지칭될 수 있음)과 같은 다른 비행 모드에 있는 동안 지면에 부착 및/또는 고정된 채로 적당히 유지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 지상국(110)은 육지에서 사용하도록 구성될 수 있다. 　그렇지만, 지상국(110)이 또한, 호수, 강, 바다, 또는 대양과 같은, 수역에 구현될 수 있다. 예를 들어, 지상국은, 가능한 것 중에서도 특히, 연안에 떠 있는 플랫폼 또는 보트를 포함하거나 그 상에 배치될 수 있다. 게다가, 지상국(110)이 지면 또는 수역의 표면에 대해 정지한 채로 있거나 움직이도록 구성될 수 있다.
그에 부가하여, 지상국(110)은 테더(120)의 길이를 변화시킬 수 있는, 윈치(winch)와 같은, 하나 이상의 구성요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 항공기(130)가 배치될 때, 하나 이상의 구성요소는 테더(120)를 늦추도록 그리고/또는 풀도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 구성요소는 테더(120)를 미리 결정된 길이까지 늦추도록 그리고/또는 풀도록 구성될 수 있다. 예로서, 미리 결정된 길이는 테더(120)의 최대 길이보다 작거나 같을 수 있다. 게다가, 항공기(130)가 지상국(110)에 착륙할 때, 하나 이상의 구성요소는 테더(120)를 감도록 구성될 수 있다.
테더(120)는 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지를 지상국(110)으로 전송할 수 있다. 그에 부가하여, 테더(120)는 이륙, 착륙, 제자리 비행, 및/또는 전진 비행을 위해 항공기(130)에 전력을 공급하기 위해 전기를 항공기(130)로 전송할 수 있다. 테더(120)는 임의의 형태로 그리고 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지의 전송, 전달, 및/또는 이용 그리고/또는 항공기(130)로의 전기의 전송을 가능하게 할 수 있는 임의의 재료를 사용하여 구성될 수 있다. 테더(120)는 또한 항공기(130)가 동작 모드에 있을 때 항공기(130)의 하나 이상의 힘을 견뎌 내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 테더(120)는 항공기(130)가 제자리 비행, 전진 비행, 및/또는 측풍 비행 중일 때 항공기(130)의 하나 이상의 힘을 견뎌 내도록 구성된 코어를 포함할 수 있다. 코어는 임의의 고강도 섬유로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 테더(120)는 고정 길이 및/또는 가변 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 이러한 예에서, 테더(120)는 140 미터의 길이를 가질 수 있다.
항공기(130)는 전기 에너지를 발생시키기 위해 실질적으로 닫힌 경로(150)를 따라 비행하도록 구성될 수 있다. "실질적으로 ~를 따라(substantially along)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 ~를 따라(exactly along) 그리고/또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 전기 에너지를 발생시키는 것 및/또는 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 특정 비행 모드들 간에 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 ~를 따라로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
항공기(130)는, 가능한 것 중에서도 특히, 연, 헬리콥터, 날개 및/또는 비행기와 같은, 다양한 유형의 디바이스를 포함하거나 그의 형태를 취할 수 있다. 항공기(130)는 금속, 플라스틱 및/또는 다른 중합체의 고체 구조물로 형성될 수 있다. 항공기(130)는 높은 추력 대 중량비(thrust-to-weight ratio) 및 공익사업 응용 분야에서 사용될 수 있는 전기 에너지의 발생을 가능하게 하는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 그에 부가하여, 재료가 풍속 및 풍향의 큰 변화 및/또는 급격한 변화에 대처할 수 있는 번개에 대해 강화된(lightning hardened), 중복(redundant) 그리고/또는 고장 허용(fault tolerant) 설계를 가능하게 하도록 선택될 수 있다. 다른 재료도 가능할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 닫힌 경로(150)가 각종의 상이한 형상일 수 있다. 예를 들어, 닫힌 경로(150)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그리고 적어도 하나의 이러한 예에서, 닫힌 경로(150)가 최대 265 미터의 반경을 가질 수 있다. "실질적으로 원형(substantially circular)"이라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 원형(exactly circular) 그리고/또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 전기 에너지를 발생시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 원형으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다. 닫힌 경로(150)에 대한 다른 형상은 타원과 같은 달걀 모양, 젤리빈의 형상, 숫자 8의 형상 등일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 항공기(130)는 주 날개(131), 전방부(132), 로터 커넥터(rotor connector)(133A 및 133B), 로터(134A 내지 134D), 테일붐(tail boom)(135), 꼬리 날개(136), 및 수직 안정판(vertical stabilizer)(137)을 포함할 수 있다. 이 구성요소들 중 임의의 것은 중력에 대항하기 위해 그리고/또는 항공기(130)를 전방으로 이동시키기 위해 양력의 성분의 사용을 가능하게 하는 임의의 형태로 형성될 수 있다.
주 날개(131)는 항공기(130)에 대한 주된 양력을 제공할 수 있다. 주 날개(131)는 하나 이상의 강성 또는 연성 에어포일일 수 있고, 작은 날개(winglet), 플랩(flap)(예컨대, 파울러 플랩(Fowler flap), 호너 플랩(Hoerner flap), 스플릿 플랩(split flap) 등), 방향타(rudder), 승강타(elevator), 스포일러(spoiler), 다이브 브레이크(dive brake) 등과 같은 다양한 조종면(control surface)을 포함할 수 있다. 항공기(130)를 안정화시키기 위해 그리고/또는 제자리 비행, 전진 비행, 및/또는 측풍 비행 동안 항공기에 대한 항력을 감소시키기 위해 조종면이 조작될 수 있다. 그에 부가하여, 일부 예에서, 측풍 비행 동안 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 그리고/또는 항공기(130)에 대한 양력을 감소시키기 위해 조종면이 조작될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 조종면이 주 날개(131)의 앞전(leading edge) 상에 위치될 수 있다. 게다가, 일부 예에서, 하나 이상의 다른 조종면이 주 날개(131)의 뒷전(trailing edge) 상에 위치될 수 있다.
주 날개(131)는 항공기(130)가 제자리 비행, 전진 비행, 및/또는 측풍 비행을 시작하기 위한 임의의 적당한 재료일 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 탄소 섬유 및/또는 e-유리(e-glass)를 포함할 수 있다. 더욱이, 주 날개(131)는 각종의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 종래의 풍력 터빈 블레이드(wind turbine blade)에 대응하는 하나 이상의 치수를 가질 수 있다. 다른 예로서, 주 날개(131)는 8 미터의 스팬, 4 제곱미터의 면적, 및 15의 종횡비를 가질 수 있다. 전방부(132)는 비행 동안 항공기(130)에 대한 항력을 감소시키는 하나 이상의 구성요소(노즈(nose) 등)를 포함할 수 있다.
로터 커넥터(133A 및 133B)는 로터(134A 내지 134D)를 주 날개(131)에 연결시킬 수 있다. 일부 예에서, 로터 커넥터(133A 및 133B)는 로터(134A 내지 134D)를 주 날개(131)에 연결시키도록 구성되는 하나 이상의 파일론(pylon)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 이 예에서, 로터 커넥터(133A 및 133B)는 로터(134A 내지 134D)가 주 날개(131)와 떨어져 있도록 배열되어 있다. 일부 예에서, 대응하는 로터들(예컨대, 로터(134A)와 로터(134B) 또는 로터(134C)와 로터(134D)) 사이의 수직 간격은 0.9 미터일 수 있다.
로터(134A 내지 134D)는 전기 에너지를 발생시키기 위해 하나 이상의 발전기를 구동하도록 구성될 수 있다. 이 예에서, 로터(134A 내지 134D) 각각은, 3개의 블레이드와 같은, 하나 이상의 블레이드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 로터 블레이드는 바람과의 상호작용을 통해 회전할 수 있고, 하나 이상의 발전기를 구동하는 데 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 로터(134A 내지 134D)는 또한 비행 동안 항공기(130)에 추력을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 로터(134A 내지 134D)는, 프로펠러와 같은, 하나 이상의 추진 유닛으로서 기능할 수 있다. 일부 예에서, 측풍 비행 동안 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 로터(134A 내지 134D)가 조작될 수 있다. 이 예에서, 로터(134A 내지 134D)가 4개의 로터로서 도시되어 있지만, 다른 예에서, 항공기(130)는, 4개 미만의 로터 또는 4개 초과의 로터와 같은, 임의의 수의 로터를 포함할 수 있다.
테일붐(135)은 주 날개(131)를 꼬리 날개(136)에 연결시킬 수 있다. 테일붐(135)은 각종의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 테일붐(135)은 2 미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 구현에서, 테일붐(135)은 항공기(130)의 몸체(body) 및/또는 동체(fuselage)의 형태를 취할 수 있다. 그리고 이러한 구현에서, 테일붐(135)은 적재물(payload)을 운반할 수 있다.
꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 항공기(130)를 안정화시키기 위해 그리고/또는 제자리 비행, 전진 비행, 및/또는 측풍 비행 동안 항공기(130)에 대한 항력을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 제자리 비행, 전진 비행, 및/또는 측풍 비행 동안 항공기(130)의 피치(pitch)를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 이 예에서, 수직 안정판(137)은 테일붐(135)에 부착되고, 꼬리 날개(136)는 수직 안정판(137)의 상단에 위치된다. 꼬리 날개(136)는 각종의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136)는 2 미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 예에서, 꼬리 날개(136)는 0.45 제곱미터의 표면적을 가질 수 있다. 게다가, 일부 예에서, 꼬리 날개(136)는 항공기(130)의 질량 중심(center of mass)으로부터 1 미터 위쪽에 위치될 수 있다.
항공기(130)가 앞서 기술되어 있지만, 본 명세서에 기술되는 방법 및 시스템이, 테더(120)와 같은, 테더에 연결되는 임의의 적당한 항공기를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
B. AWT의 예시적인 구성요소
도 2는 AWT(200)의 구성요소를 나타낸 간략화된 블록도이다. AWT(200)는 AWT(100)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 상세하게는, AWT(200)는 지상국(210), 테더(220), 및 항공기(230)를 포함한다. 지상국(210)은 지상국(110)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 테더(220)는 테더(120)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있으며, 항공기(230)는 항공기(130)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지상국(210)은 하나 이상의 프로세서(212), 데이터 저장소(214), 및 프로그램 명령어(216)를 포함할 수 있다. 프로세서(212)는 범용 프로세서 또는 특수 목적 프로세서(예컨대, 디지털 신호 프로세서, ASIC(application specific integrated circuit) 등)일 수 있다. 하나 이상의 프로세서(212)는 데이터 저장소(214)에 저장되고 본 명세서에 기술되는 기능의 적어도 일부를 제공하기 위해 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어(216)를 실행하도록 구성될 수 있다.
데이터 저장소(214)는 적어도 하나의 프로세서(212)에 의해 판독되거나 액세스될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하거나 그의 형태를 취할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 프로세서(212) 중 적어도 하나와 전체적으로 또는 부분적으로 통합되어 있을 수 있는, 광, 자기, 유기 또는 다른 메모리 또는 디스크 저장소와 같은, 휘발성 및/또는 비휘발성 저장 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 저장소(214)가 단일의 물리 디바이스(예컨대, 하나의 광, 자기, 유기 또는 다른 메모리 또는 디스크 저장 유닛)를 사용하여 구현될 수 있고, 다른 실시예들에서, 데이터 저장소(214)는 2개 이상의 물리 디바이스를 사용하여 구현될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 데이터 저장소(214)는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어(216) 그리고 어쩌면 부가 데이터(지상국(210)의 진단 데이터 등)를 포함할 수 있다. 데이터 저장소(214)는, 그 자체로서, 본 명세서에 기술되는 기능의 일부 또는 전부를 수행하거나 용이하게 하는 프로그램 명령어를 포함할 수 있다.
추가적으로, 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(218)은 지상국(210)이 하나 이상의 네트워크를 통해 통신할 수 있게 하는 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스를 포함할 수 있다. 이러한 무선 인터페이스는, 블루투스, WiFi(예컨대, IEEE 802.11 프로토콜), LTE(Long-Term Evolution), WiMAX(예컨대, IEEE 802.16 표준), RFID(radio-frequency ID) 프로토콜, NFC(near-field communication), 및/또는 다른 무선 통신 프로토콜과 같은, 하나 이상의 무선 통신 프로토콜에 따른 통신을 제공할 수 있다. 이러한 유선 인터페이스는 전선, 연선(twisted pair of wires), 동축 케이블, 광 링크, 광섬유 링크, 또는 유선 네트워크에의 다른 물리 연결을 통해 통신하는 이더넷 인터페이스, USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, 또는 유사한 인터페이스를 포함할 수 있다. 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 통해 항공기(230), 다른 지상국, 및/또는 다른 엔티티(예컨대, 통제 센터)와 통신할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 지상국(210)은 단거리 통신 및 장거리 통신 둘 다를 가능하게 하는 통신 시스템(218)을 포함할 수 있다.　　예를 들어, 지상국(210)은 블루투스를 사용하여 단거리 통신을 하도록 그리고 CDMA 프로토콜에 따라 장거리 통신을 하도록 구성될 수 있다. 　이러한 실시예에서, 지상국(210)은 "핫스폿"으로서; 또는 환언하면 원격 지원 디바이스(예컨대, 테더(220), 항공기(230), 및 다른 지상국)와 하나 이상의 데이터 네트워크(셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷 등) 사이의 게이트웨이 또는 프록시로서 기능하도록 구성될 수 있다.　　그와 같이 구성됨으로써, 지상국(210)은 원격 지원 디바이스가 그렇지 않았으면 그 자체로 수행할 수 없었을 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 지상국(210)은 원격 디바이스에의 WiFi 연결을 제공할 수 있고, 지상국(210)이, 예를 들면, LTE 또는 3G 프로토콜에 따라 연결할 수 있는, 셀룰러 서비스 제공업체의 데이터 네트워크에의 프록시 또는 게이트웨이로서 역할을 할 수 있다. 지상국(210)은 또한 원격 디바이스가 그렇지 않았으면 액세스할 수 없었을 다른 지상국 또는 통제 센터에의 프록시 또는 게이트웨이로서 역할할 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 테더(220)는 전송 구성요소(222) 및 통신 링크(224)를 포함할 수 있다. 전송 구성요소(222)는 항공기(230)로부터 지상국(210)으로 전기 에너지를 전송하도록 그리고/또는 지상국(210)으로부터 항공기(230)로 전기 에너지를 전송하도록 구성될 수 있다. 각종의 상이한 실시예에서, 전송 구성요소(222)가 각종의 상이한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 전송 구성요소(222)는 전기를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 도체를 포함할 수 있다. 그리고 적어도 하나의 이러한 예에서, 하나 이상의 도체는 알루미늄 및/또는 전류의 전도를 가능하게 하는 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현에서, 전송 구성요소(222)가 테더(220)의 코어(도시되지 않음)를 둘러싸고 있을 수 있다.
지상국(210)은 통신 링크(224)를 통해 항공기(230)와 통신할 수 있다. 통신 링크(224)는 양방향일 수 있고, 하나 이상의 유선 및/또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 링크(224)의 적어도 일부를 이루고 있는 하나 이상의 라우터, 스위치, 및/또는 다른 디바이스 또는 네트워크가 있을 수 있다.
게다가, 도 2에 도시된 바와 같이, 항공기(230)는 하나 이상의 센서(232), 전력 시스템(234), 전력 발생/변환 구성요소(236), 통신 시스템(238), 하나 이상의 프로세서(242), 데이터 저장소(244), 및 프로그램 명령어(246) 그리고 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 센서(232)가 각종의 상이한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(232)는 GPS(global positioning system) 수신기를 포함할 수 있다. 널리 알려진 GPS 시스템(GNNS(global navigation satellite system)라고 지칭될 수 있음)을 대표하는 GPS 수신기는 데이터(항공기(230)의 GPS 좌표 등)를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 GPS 데이터는 본 명세서에 기술되는 다양한 기능을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
다른 예로서, 센서(232)는, 하나 이상의 피토 튜브(pitot tube)와 같은, 하나 이상의 바람 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 바람 센서는 겉보기 바람(apparent wind) 및/또는 상대 바람(relative wind)을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 바람 데이터는 본 명세서에 기술되는 다양한 기능을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
또 다른 예로서, 센서(232)는 IMU(inertial measurement unit, 관성 측정 유닛)를 포함할 수 있다. IMU는 항공기(230)의 배향을 결정하기 위해 함께 사용될 수 있는 가속도계 및 자이로스코프 둘 다를 포함할 수 있다. 상세하게는, 가속도계는 지상에 대한 항공기(230)의 배향을 측정할 수 있는 반면, 자이로스코프는, 항공기(230)의 중심선과 같은, 축을 중심으로 한 회전 속도(rate of rotation)를 측정한다. IMU는 저가, 저전력 패키지로 상업적으로 이용 가능하다. 예를 들면, IMU는 소형 MEMS(MicroElectroMechanical System) 또는 NEMS(NanoElectroMechanical System)를 포함하거나 그의 형태를 취할 수 있다. 다른 유형의 IMU가 또한 이용될 수 있다. IMU는, 가속도계 및 자이로스코프에 부가하여, 위치를 더 잘 결정하는 데 도움을 줄 수 있는 다른 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서의 2개의 예는 자력계 및 압력 센서이다. 다른 예가 또한 가능하다.
가속도계 및 자이로스코프가 항공기(230)의 배향을 결정하는 데 효과적일 수 있는 반면, 측정에서의 약간의 오차가 시간에 따라 악화될 수 있고, 그 결과보다 상당한 오차로 될 수 있다. 그렇지만, 예시적인 항공기(230)는 방향을 측정하는 데 자력계를 사용함으로써 이러한 오차를 완화 또는 감소시킬 수 있다. 자력계의 일 예는 정확한 방위(heading) 정보를 위한 배향 독립적 전자 나침반을 실현하는 데 사용될 수 있는, 저전력, 디지털 3축 자력계이다. 그렇지만, 다른 유형의 자력계도 이용될 수 있다.
항공기(230)는 또한, 항공기(230)의 고도를 결정하는 데 사용될 수 있는, 압력 센서 또는 기압계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 음향 고도계 또는 레이더 고도계와 같은, 다른 센서가 고도의 표시를 제공하는 데 사용될 수 있고, 이는 IMU의 정확도를 개선시키는 데 그리고/또는 IMU의 드리프트(drift)를 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 그에 부가하여, 항공기(230)는 항공기(230)에의 테더(220)의 연결부와의 사이에 분포된 힘을 검출하도록 구성된 하나 이상의 로드셀(load cell)을 포함할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 항공기(230)는 전력 시스템(234)을 포함할 수 있다. 각종의 상이한 실시예에서, 전력 시스템(234)이 각종의 상이한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(234)은 항공기(230)에 전력을 제공하기 위한 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 배터리는 재충전 가능할 수 있고, 각각의 배터리는 배터리와 전원 공급 장치 사이의 유선 연결을 통해 그리고/또는, 외부 시변 자계를 내부 배터리에 인가하는 유도 충전 시스템 및/또는 하나 이상의 태양광 패널로부터 수집된 에너지를 사용하는 충전 시스템과 같은, 무선 충전 시스템을 통해 재충전될 수 있다.
다른 예로서, 전력 시스템(234)은 항공기(230)에 전력을 제공하기 위한 하나 이상의 모터 또는 엔진을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 모터 또는 엔진은, 탄화수소 기반 연료와 같은, 연료에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 그리고 이러한 구현에서, 연료는 항공기(230) 상에 저장되고 배관과 같은 하나 이상의 유체 도관을 통해 하나 이상의 모터 또는 엔진으로 전달될 수 있다. 일부 구현에서, 전력 시스템(234)은 전체적으로 또는 부분적으로 지상국(210)에 구현될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 항공기(230)는 전력 발생/변환 구성요소(236)를 포함할 수 있다. 각종의 상이한 실시예에서, 전력 발생/변환 구성요소(236)는 각종의 상이한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 발생/변환 구성요소(236)는, 고속, 직접 구동형 발전기와 같은, 하나 이상의 발전기를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 하나 이상의 발전기는, 로터(134A 내지 134D)와 같은, 하나 이상의 로터에 의해 구동될 수 있다. 그리고 적어도 하나의 이러한 예에서, 하나 이상의 발전기는 60 퍼센트를 초과할 수 있는 설비 이용률(capacity factor)로 11.5 미터/초의 최대 정격 출력 풍속에서 동작할 수 있고, 하나 이상의 발전기는 40 킬로와트부터 600 메가와트까지의 전력을 발생시킬 수 있다.
더욱이, 살펴본 바와 같이, 항공기(230)는 통신 시스템(238)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(238)은 통신 시스템(218)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 항공기(230)는 통신 시스템(238)을 통해 지상국(210), 다른 항공기, 및/또는 다른 엔티티(예컨대, 통제 센터)와 통신할 수 있다.
일부 구현에서, 항공기(230)는 "핫스폿"으로서; 또는 환언하면 원격 지원 디바이스(예컨대, 지상국(210), 테더(220), 다른 항공기)와 하나 이상의 데이터 네트워크(셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷 등) 사이의 게이트웨이 또는 프록시로서 기능하도록 구성될 수 있다.　　그와 같이 구성됨으로써, 항공기(230)는 원격 지원 디바이스가 그렇지 않았으면 그 자체로 수행할 수 없었을 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 항공기(230)는 원격 디바이스에의 WiFi 연결을 제공할 수 있고, 항공기(230)가, 예를 들면, LTE 또는 3G 프로토콜에 따라 연결할 수 있는, 셀룰러 서비스 제공업체의 데이터 네트워크에의 프록시 또는 게이트웨이로서 역할을 할 수 있다. 항공기(230)는 또한 원격 디바이스가 그렇지 않았으면 액세스할 수 없었을 다른 항공기 또는 통제국(command station)에의 프록시 또는 게이트웨이로서 역할을 할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 항공기(230)는 하나 이상의 프로세서(242), 프로그램 명령어(244), 및 데이터 저장소(246)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 데이터 저장소(244)에 저장되고 본 명세서에 기술되는 기능의 적어도 일부를 제공하기 위해 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어(246)를 실행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 하나 이상의 프로세서(212)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 데이터 저장소(244)는 데이터 저장소(214)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있으며, 프로그램 명령어(246)는 프로그램 명령어(216)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
더욱이, 살펴본 바와 같이, 항공기(230)는 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 제어 시스템(248)은 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(248)은 기계 시스템으로 그리고/또는 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일 예로서, 제어 시스템(248)은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 프로그램 명령어 및 명령어를 실행하는 프로세서의 형태를 취할 수 있다. 제어 시스템(248)은 전체적으로 또는 부분적으로 항공기(230) 및/또는 항공기(230)로부터 원격지에 위치된 적어도 하나의 엔티티(지상국(210) 등) 상에 구현될 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(248)이 구현되는 방식은, 특정 응용 분야에 따라, 달라질 수 있다.
항공기(230)가 앞서 기술되어 있지만, 본 명세서에 기술되는 방법 및 시스템이, 테더(230) 및/또는 테더(120)와 같은, 테더에 연결되는 임의의 적당한 항공기를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
C. 측풍 비행
도 3은 측풍 비행의 예(300)를 나타낸 것이다. 예(300)는 일반적으로 예로서 도 1과 관련하여 앞서 기술된 항공기(130)에 의해 수행되는 것으로 기술되어 있다. 예시를 위해, 예(300)가 도 3에 도시된 바와 같이 한 동작으로 기술되어 있지만, 예(300)는 임의의 수의 동작 및/또는 동작의 조합으로 수행될 수 있다.
상세하게는, 도 3은 지면(302) 위쪽을 날고 있는 항공기(130)의 지상국(110)으로부터의 뷰를 나타낸 것이다. 예시된 예에서, 바람(303)이 테더 구면(304)과 접촉할 수 있다. 바람(303)이 (시계 방향 화살표로 나타낸 바와 같이) 지면 속으로 들어가게(into the page) 지향될 수 있다. 게다가, 테더 구면(304)은 테더(120)의 길이에 대응하는 반경을 가질 수 있다. 예(300)는 실질적으로 테더 구면(304)의 부분(304A) 상에서 수행될 수 있다. "실질적으로 ~ 상에서(substantially on)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 ~ 상에서(exactly on) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 ~ 상에서로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다. 테더 구면(304)의 부분(304A)에서, 제1 축(306A)은 방위각 방향에 대응하고, 제2 축(306B)은 고도 방향에 대응한다.
게다가, 도 3에 도시된 바와 같이, 테더(120)는 제1 단부에서 항공기(130)에 연결된다. 예시된 예에서, 테더(120)의 한 부분은 (반시계 방향 화살표로 나타낸 바와 같이) 지면 밖으로 나오게(out of the page) 지향될 수 있다.
예(300)는 지점(308)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향에서 테더 구면(304) 상의 닫힌 경로(350)를 따라 진행하도록 조작하는 것으로 시작한다. 측풍 비행 배향에서, 항공기(130)는 본 명세서에 기술되는 바와 같이 측풍 비행을 하도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 지점(308)에서, 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 닫힌 경로(350)는 닫힌 경로(150)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 예시된 예에서, 닫힌 경로(350)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 닫힌 경로(350)가 닫힌 경로(150)를 참조하여 기술된 각종의 상이한 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
지점(308)에서, 항공기(130)는 바람(303)에 의해 닫힌 경로(350)를 따라 추진될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 닫힌 경로(350)는 업스트로크(352) 및 다운스트로크(354)를 포함할 수 있다. 예(300)에서, 업스트로크(352)는 항공기(130)가 반시계 방향으로 진행하는 닫힌 경로(350)의 한 부분을 포함할 수 있고, 다운스트로크(354)는 항공기가 시계 방향으로 진행하는 경로(350)의 한 부분을 포함할 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)는 업스트로크(352) 동안 바람(303)에 의해 실질적으로 위쪽으로 추진될 수 있고, 항공기(130)는 다운스트로크(354) 동안 바람(303)에 의해 실질적으로 아래쪽으로 추진될 수 있다. 더욱이, 업스트로크(352)에서의 항공기(130)의 속력은 다운스트로크(354)에서의 항공기(130)의 속력보다 더 작을 수 있다.
"실질적으로 위쪽으로(substantially upwards)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 위쪽으로(exactly upwards) 및/또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 위쪽으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다. "실질적으로 아래쪽으로(substantially downwards)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 아래쪽으로(exactly downwards) 및/또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환하는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 아래쪽으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
지점(308)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 실질적으로 전부(닫힌 경로(350)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. "실질적으로 전부(substantially all)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 전부(exactly all) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 전부로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
그에 부가하여, 지점(308)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 한 바퀴 이상을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 한 바퀴, 닫힌 경로(350)의 두 바퀴, 닫힌 경로(350)의 세 바퀴, 기타를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 지점(308)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 2분의 1, 닫힌 경로(350)의 4분의 1, 기타를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 지점(308)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 한 바퀴 이상과 닫힌 경로(350)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 두 바퀴와 이어서 닫힌 경로(350)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
다른 양태에서, 축(360)이 닫힌 경로(350)와 교차할 수 있다. 예시된 예에서, 축(360)이 지상국(110)으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있다. "실질적으로 순풍 쪽(substantially downwind)"이라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 순풍 쪽(exactly downwind) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 순풍 쪽으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
각종의 상이한 실시예에서, 지점(308)에 대응하는 하나 이상의 동작이 각종의 상이한 기간에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 지점(308)에 대응하는 하나 이상의 동작이 제1 기간에서 수행될 수 있다.
예(300)가 지면(302) 상에 위치된 지상국(110)에 대해 기술되어 있지만, 다른 예에서, 지상국(110)이 이동식일 수 있다. 예를 들면, 지상국(110)이 지면(302) 또는 수역의 표면에 대해 움직이도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 바람(303)은 지상국(110)의 관점에서 상대 바람일 수 있다.
E. 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키기
도 4는 예시적인 실시예에 따른, 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것의 일 예(400)를 나타낸 것이다. 상세하게는, 예(400)는, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 포함한다. 예(400)는 일반적으로 예로서 도 1과 관련하여 앞서 기술된 항공기(130)에 의해 수행되는 것으로 기술되어 있다. 예시를 위해, 도 4에서는 항공기(130)가 도시되어 있지 않다. 게다가, 예(400)가 도 4에 도시된 바와 같이 일련의 동작으로 기술되어 있지만, 예(400)는 임의의 수의 동작 및/또는 동작의 조합으로 수행될 수 있다.
그리고 도 3에서와 같이, 도 4는 지면(302) 위쪽에 있는 지상국(110)으로부터의 뷰를 나타낸 것이고, 바람(303)이 지면 속으로 들어가게 지향될 수 있으며, 제1 축(306A)은 방위각 방향에 대응하고, 제2 축(306B)은 고도 방향에 대응한다.
예(400)는 지점(408)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면(304) 상의 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 진행하도록 조작하는 것으로 시작한다. 이 구성에서, 지점(408)에서, 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 제1 닫힌 경로(450A)는 닫힌 경로(150) 및/또는 닫힌 경로(350)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 예시된 예에서, 제1 닫힌 경로(450A)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 제1 닫힌 경로(450A)가 닫힌 경로(150)를 참조하여 앞서 기술된 각종의 상이한 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
지점(408)에서, 항공기(130)는 바람(303)에 의해 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 추진될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 경로(450)는 업스트로크(452A) 및 다운스트로크(454A)를 포함할 수 있다. 업스트로크(452A)는 업스트로크(352)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 다운스트로크(454A)는 업스트로크(354)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
도 3을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(308)에서 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 실질적으로 전부, 닫힌 경로(350)의 한 부분, 및/또는 닫힌 경로(350)의 한 바퀴 이상과 닫힌 경로(350)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(408)에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(450A)의 실질적으로 전부(제1 닫힌 경로(450A)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음), 제1 닫힌 경로(450A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(450A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(450A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
예(400)는 지점(410)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 테더 구면(304) 상의 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 계속한다. 제2 닫힌 경로(450B)는 업스트로크(452B) 및 다운스트로크(454B)를 포함할 수 있다. 예시된 예에서, 제2 닫힌 경로(450B)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 제2 닫힌 경로(450B)가 닫힌 경로(150)에 대해 앞서 기술된 각종의 상이한 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
항공기(130)가 지점(408)에서 바람(303)에 의해 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 추진될 수 있는 것보다 항공기(130)가 지점(410)에서 바람(303)에 의해 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 더 적게 추진될 수 있다. 그 결과, 지점(410)에서의 항공기(130)의 속력은 지점(408)에서의 항공기(130)의 속력보다 더 작을 수 있다.
그에 부가하여, 일부 예에서, 지점(410)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 지점(410)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지는 지점(408)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지보다 더 적을 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 지점(410)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 축(460)은 제1 닫힌 경로(450A)와 교차할 수 있고, 제2 축(470)은 제2 닫힌 경로(450B)와 교차할 수 있으며, 제1 축(460)은 지상국(110)으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있고, 제2 축(470)은 지상국(110)으로부터 순풍 쪽으로 덜 가 있을 수 있다. 이 구성에서, 제2 닫힌 경로(450B) 상의 지점(456B)은 지상국(110)으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 일정 각도 떨어져 있을 수 있다. 일부 예에서, 이 각도는, 방위각에서 30도 내지 60도 사이와 같이, 방위각에서 30도 내지 90도 사이에 있을 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 이러한 예에서, 이 각도는 항공기(130) 또는 AWT(100)의 하나 이상의 다른 구성요소의 하나 이상의 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다.
그에 부가하여, 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(450B) 상의 지점(예컨대, 지점(456B))이 지상국(110)으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 특정 각도(방위각에서 90도 미만의 각도 등) 떨어져 있는 경우, 지점(410)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다.
그에 부가하여, 제2 닫힌 경로(450B) 상의 지점(456B)이 제1 닫힌 경로(450)의 대응하는 지점(456A)의 고도보다 작은 고도에 위치될 수 있다. 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(450B) 상의 지점(456B)은 지면(302)으로부터 미리 결정된 고도(414)일 수 있다. 미리 결정된 고도(414)는 항공기(130) 또는 AWT(100)의 하나 이상의 다른 구성요소의 하나 이상의 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다.
더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 축(470)은 제1 축(460)의 우측에 위치될 수 있다. 이 구성에서, 제2 닫힌 경로(450B)의 업스트로크(452B)의 적어도 한 부분이 제2 닫힌 경로(450B)의 다운스트로크(454B)의 적어도 한 부분보다 지상국(110)으로부터의 순풍 쪽에 더 가깝게 위치될 수 있다. 그에 따라, 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로의 전환 동안 항공기(130)의 안정성이 개선될 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 제2 축(470)은 제1 축(460)의 좌측에 위치될 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 업스트로크 동안 바람(303)에 의해 추진되지 않을 수 있다. 그에 따라, 항공기(130)의 속력의 감소가 증가될 수 있다.
지점(410)에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 실질적으로 전부(제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 그에 부가하여, 지점(410)에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴 이상을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴, 제2 닫힌 경로(450B)의 두 바퀴, 제2 닫힌 경로(450B)의 세 바퀴, 기타를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 지점(410)에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 2분의 1, 제2 닫힌 경로(450B)의 4분의 1, 기타를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(450B)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 두 바퀴와 이어서 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
일부 예에서, 항공기(130)가 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(450B)의 선회 횟수(number of revolutions)가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴 초과를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)가 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(450B)의 부분의 수가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 하나 초과의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 하나의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
예(400)는 지점(412)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 계속한다. 제자리 비행 배향에서, 항공기(130)는 본 명세서에 기술되는 바와 같이 제자리 비행을 하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 비행 조종(flight maneuver)을 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 예에서, 항공기(130)는, 제2 닫힌 경로(450B)의 업스트로크(452B) 동안, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)는, 임계 속력(threshold speed)에서, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 임계 속력은, 20 m/s와 같이, 10 내지 30 m/s 사이일 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로의 전환을 위한 임계 속력이, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(450B)를 따르는 위치에 기초하여, 변할 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(450B)를 따르는 지점의 고도가 증가함에 따라 임계 속력이 감소할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 지점(408 내지 412)에 대응하는 하나 이상의 동작이 각종의 상이한 기간에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 지점(408)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제1 기간에서 수행될 수 있고, 지점(410)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제2 기간에서 수행될 수 있으며, 지점(412)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제3 기간에서 수행될 수 있다.
일부 예에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 진행하는 것으로부터 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로 전환할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 전환은 각각이 제1 닫힌 경로(450A)와 제2 닫힌 경로(450B) 사이에 위치된 하나 이상의 다른 경로(예컨대, 테더 구면(304) 상의 하나 이상의 다른 닫힌 경로)를 따라 진행하는 것을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 이러한 일부 예에서, 전환이 제1 기간과 제2 기간 사이에서 일어날 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것의 다른 예(500)를 나타낸 것이다. 상세하게는, 예(500)는, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 포함한다. 예(500)는 일반적으로 예로서 도 1과 관련하여 앞서 기술된 항공기(130)에 의해 수행되는 것으로 기술되어 있다. 예시를 위해, 도 5에서는 항공기(130)가 도시되어 있지 않다. 게다가, 예(500)가 도 5에 도시된 바와 같이 일련의 동작으로 기술되어 있지만, 예(500)는 임의의 수의 동작 및/또는 동작의 조합으로 수행될 수 있다.
그리고 도 3 및 도 4에서와 같이, 도 5는 지면(302) 위쪽에 있는 지상국(110)으로부터의 뷰를 나타낸 것이고, 바람(303)이 지면 속으로 들어가게 지향될 수 있으며, 제1 축(306A)은 방위각 방향에 대응하고, 제2 축(306B)은 고도 방향에 대응한다.
예(500)는 지점(508)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면(304) 상의 제1 닫힌 경로(550A)를 따라 진행하도록 조작하는 것으로 시작한다. 이 구성에서, 지점(508)에서, 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 제1 닫힌 경로(550A)는 닫힌 경로(150), 닫힌 경로(350), 및/또는 제1 닫힌 경로(450A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 예시된 예에서, 제1 닫힌 경로(550A)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 제1 닫힌 경로(550A)가 닫힌 경로(150)를 참조하여 앞서 기술된 각종의 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
항공기(130)는 바람(303)에 의해 제1 닫힌 경로(550A)를 따라 추진될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 닫힌 경로(550A)는 업스트로크(552A) 및 다운스트로크(554A)를 포함할 수 있다. 업스트로크(552A)는 업스트로크(352) 및/또는 업스트로크(452A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 다운스트로크(554A)는 업스트로크(354) 및/또는 다운스트로크(454A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 도 5에 도시된 바와 같이, 축(560)은 제1 닫힌 경로(550A)와 교차할 수 있고, 축(560)은 지상국(110)으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있다. 축(560)은 축(360) 및/또는 제1 축(460)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
예(300)에서 지점(308)에서 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 실질적으로 전부, 닫힌 경로(350)의 한 부분, 및/또는 닫힌 경로(350)의 한 바퀴 이상과 닫힌 경로(350)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것 및/또는 예(400)에서 지점(408)에서 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(450A)의 실질적으로 전부, 제1 닫힌 경로(450A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(450A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(450A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(508)에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(550A)의 실질적으로 전부(제1 닫힌 경로(550A)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음), 제1 닫힌 경로(550A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(550A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(550A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
예(500)는 지점(510)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 테더 구면(304) 상의 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 계속한다. 제2 닫힌 경로(550B)는 업스트로크(552B) 및 다운스트로크(554B)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(550B)가 제1 닫힌 경로(550A)와 상이한 형상을 가질 수 있다. 이 구성에서, 제2 닫힌 경로(550B)의 업스트로크(554B)의 길이는 제1 닫힌 경로(550A)의 업스트로크(554A)의 길이보다 더 클 수 있다. 그 결과, 지점(510)에서 항공기(130)의 속력은 지점(508)에서의 항공기(130)의 속력보다 더 작을 수 있다.
예시된 예에서, 제2 닫힌 경로(550B)는 달걀 모양(예컨대, 타원)이고, 제1 닫힌 경로(550A)는 실질적으로 원형이다. 젤리 빈의 형상, 숫자 8의 형상 등과 같은, 경로(550A) 및 제2 닫힌 경로(550B)의 다른 형상도 가능하다. 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(550B)의 형상이 업스트로크(554B)의 길이를 증가시키도록 선택될 수 있다.
그에 부가하여, 일부 예에서, 지점(510)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 지점(510)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지는 지점(508)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지보다 더 적을 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 지점(510)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다. 게다가, 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(550B) 상의 지점이 지상국(110)으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 특정 각도(방위각에서 90도 미만의 각도 등) 떨어져 있는 경우, 지점(510)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다.
예(400)에서와 같이 지점(408)에서 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 실질적으로 전부, 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분, 및/또는 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(510)에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 실질적으로 전부(제2 닫힌 경로(550B)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음), 제2 닫힌 경로(550B)의 한 부분, 및/또는 제2 닫힌 경로(550B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(550B)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
이 구성에서, 항공기(130)가 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(550B)의 선회 횟수가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 한 바퀴 초과를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 한 바퀴를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)가 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(550B)의 부분의 수가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 하나 초과의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 하나의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
예(500)는 지점(512)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 계속한다.
예(400)에서와 같이, 지점(412)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(512)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
예를 들면, 일부 예에서, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 비행 조종을 포함할 수 있다. 비행 조종은 예(400)에서 지점(412)에서의 비행 조종의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
더욱이, 일부 예에서, 항공기(130)는, 제2 닫힌 경로(550B)의 업스트로크(552B) 동안, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)는, 임계 속력에서, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다. 임계 속력은 예(400)에서 지점(412)에서의 임계 속력의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로의 전환을 위한 임계 속력이, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(550B)를 따르는 위치에 기초하여, 변할 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(550B)를 따르는 지점의 고도가 증가함에 따라 임계 속력이 감소할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 지점(508 내지 512)에 대응하는 하나 이상의 동작이 각종의 상이한 기간에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 지점(508)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제1 기간에서 수행될 수 있고, 지점(510)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제2 기간에서 수행될 수 있으며, 지점(512)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제3 기간에서 수행될 수 있다.
일부 예에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(550A)를 따라 진행하는 것으로부터 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로 전환할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 전환은 하나 이상의 다른 경로(예컨대, 테더 구면(304) 상의 하나 이상의 다른 닫힌 경로)를 따라 진행하는 것을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 이러한 일부 예에서, 전환이 제1 기간과 제2 기간 사이에서 일어날 수 있다.
더욱이, 예(500)의 하나 이상의 동작이 예(400)의 하나 이상의 동작과 관련하여 수행될 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행함으로써 감소될 수 있고, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행함으로써 추가로 감소될 수 있다. 예를 들면, 예(400)의 지점(410)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예(500)의 지점(510)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행함으로써 감소될 수 있고, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행함으로써 추가로 감소될 수 있다. 예를 들면, 예(500)의 지점(510)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 예(400)의 지점(410)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
더욱이, 어떤 상황에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행할 수 있고, (i) 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행할 수 있으며 (ii) 제1 닫힌 경로(550A) 또는 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 진행할 수 있다. 예를 들어, 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 그리고 이러한 일부 예에서, 지점(512)에 대응하는 하나 이상의 동작이 수행되지 않을 때, 항공기(130)는 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있고, 항공기(130)는 예(400)의 지점(408)에서와 같이 제1 닫힌 경로(550A) 또는 제1 닫힌 경로(450A)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른, 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것의 또 다른 예(600)를 나타낸 것이다. 상세하게는, 예(600)는 항공기를 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 포함한다. 예(600)는 일반적으로 예로서 도 1과 관련하여 앞서 기술된 항공기(130)에 의해 수행되는 것으로 기술되어 있다. 예시를 위해, 도 6에서는 항공기(130)가 도시되어 있지 않다. 게다가, 예(600)가 도 6에 도시된 바와 같이 일련의 동작으로 기술되어 있지만, 예(600)는 임의의 수의 동작 및/또는 동작의 조합으로 수행될 수 있다.
그리고 도 3 내지 도 5에서와 같이, 도 6은 지면(302) 위쪽에 있는 지상국(110)으로부터의 뷰를 나타낸 것이고, 바람(303)이 지면 속으로 들어가게 지향될 수 있으며, 제1 축(306A)은 방위각 방향에 대응하고, 제2 축(306B)은 고도 방향에 대응한다.
예(600)는 지점(608)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면(304) 상의 제1 닫힌 경로(650A)를 따라 진행하도록 조작하는 것으로 시작한다. 이 구성에서, 항공기(130)는 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 제1 닫힌 경로(650A)는 닫힌 경로(150), 닫힌 경로(350), 제1 닫힌 경로(450A), 및/또는 제1 닫힌 경로(550A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 예시된 예에서, 제1 닫힌 경로(650A)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 제1 닫힌 경로(650A)가 닫힌 경로(150)를 참조하여 앞서 기술된 각종의 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
항공기(130)는 바람(303)에 의해 제1 닫힌 경로(650A)를 따라 추진될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 닫힌 경로(650A)는 업스트로크(652A) 및 다운스트로크(654A)를 포함할 수 있다. 업스트로크(652A)는 업스트로크(352), 업스트로크(452A), 및/또는 업스트로크(552A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 다운스트로크(554A)는 다운스트로크(354), 다운스트로크(454A), 및/또는 다운스트로크(554A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 도 6에 도시된 바와 같이, 축(660)은 제1 닫힌 경로(650A)와 교차할 수 있고, 축(660)은 지상국(110)으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있다. 축(660)은 축(360), 제1 축(460), 및/또는 축(560)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
예(300)에서와 같이, 지점(308)에서 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 실질적으로 전부 및/또는 닫힌 경로(350)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 예(400)에서와 같이, 지점(408)에서 항공기(103)가 제1 닫힌 경로(450A)의 실질적으로 전부 및/또는 제1 닫힌 경로(450A)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 및/또는 예(500)에서와 같이, 지점(508)에서 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(550A)의 실질적으로 전부 및/또는 제1 닫힌 경로(550A)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(608)에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(550A)의 실질적으로 전부 및/또는 제1 닫힌 경로(550A)의 한 부분을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
예(600)는 지점(610)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 테더 구면(304) 상의 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 계속한다. 제2 닫힌 경로(650B)는 업스트로크(652B) 및 다운스트로크(654B)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(650B)가 제1 닫힌 경로(650A)와 상이한 형상을 가질 수 있다. 이 구성에서, 제2 닫힌 경로(650B)의 업스트로크(654B)의 길이는 제1 닫힌 경로(650A)의 업스트로크(654A)의 길이보다 더 클 수 있다. 그 결과, 지점(610)에서 항공기(130)의 속력은 지점(608)에서의 항공기(130)의 속력보다 더 작을 수 있다.
상세하게는, 제2 닫힌 경로(650B)는 제1 부분(662) 및 제2 부분(664)을 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(650B)의 제1 부분(662)은 실질적으로 일정한 고도에 있을 수 있고, 제2 닫힌 경로(650B)의 제2 부분(664)은 실질적으로 일정한 방위각에 있을 수 있다. 게다가, 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(650B)의 제1 부분(662)은 지면(302)으로부터 미리 결정된 고도(614)에 위치될 수 있다. 미리 결정된 고도(614)는 항공기(130) 또는 AWT(100)의 하나 이상의 다른 구성요소의 하나 이상의 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다.
그에 부가하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(650B)의 제2 부분(664)은 실질적으로 축(660) 상에 있을 수 있다. 다른 예에서, 제2 닫힌 경로(650B)의 제2 부분(664)은 축(660)에 실질적으로 평행할 수 있다.
일부 예에서, 업스트로크(652B)는 제2 닫힌 경로(650B)의 제1 부분(662) 및 제2 부분(664)을 따라 위치될 수 있다. 이 구성에서, 제2 닫힌 경로(650B)의 업스트로크(652B)의 길이는, 예(400)에서의 제2 닫힌 경로(450B)의 업스트로크(452B) 및 예(500)에서의 제2 닫힌 경로(550B)의 업스트로크(552B)와 같은, 본 명세서에 기술되는 다른 제2 닫힌 경로의 업스트로크의 길이보다 더 클 수 있다.
게다가, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(650B)는 제2 닫힌 경로(650B)의 제1 부분(662)을 제2 닫힌 경로(650B)의 제2 부분(664)에 연결시키는 아크(668)를 추가로 포함할 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)를 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작하는 것은 항공기(130)를 아크(668)를 따라 진행하도록 조작하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 아크(668)는 미리 결정된 곡률을 가질 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 미리 결정된 곡률은 항공기(130)가 진행하도록 구성되는 최대 곡률일 수 있다. 일부 예에서, 항공기(130)를 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작하는 것은 항공기(130)를 제2 닫힌 경로(650B)의 제2 부분(664)으로 위쪽으로 신속하게 방향 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
게다가, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 닫힌 경로(650B)는 제2 닫힌 경로(650B)의 제3 부분(666)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 예에서, 다운스트로크(654B)는 제2 닫힌 경로(650)의 제3 부분(666)을 따라 위치될 수 있다.
그에 부가하여, 일부 예에서, 지점(610)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 지점(610)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지는 지점(608)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지보다 더 적을 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 지점(610)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다. 게다가, 일부 예에서, 제2 닫힌 경로(650B) 상의 지점이 지상국(110)으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 특정 각도(방위각에서 90도 미만의 각도 등) 떨어져 있는 경우, 지점(610)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다.
예(400)에서와 같이 지점(408)에서 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(450B)의 실질적으로 전부, 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분, 및/또는 제2 닫힌 경로(450B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(450B)의 한 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 및/또는 예(500)에서와 같이 지점(508)에서 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(550B)의 실질적으로 전부, 제2 닫힌 경로(550B)의 한 부분, 및/또는 제2 닫힌 경로(550B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(550B)의 한 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(610)에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)의 실질적으로 전부(제2 닫힌 경로(650B)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음), 제2 닫힌 경로(550B)의 한 부분(예컨대, 제1 부분(662), 제2 부분(664), 및 제3 부분(666)), 및/또는 제2 닫힌 경로(650B)의 한 바퀴 이상과 제2 닫힌 경로(650B)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
이 구성에서, 항공기(130)가 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(650B)의 선회 횟수가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)의 한 바퀴 초과를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)의 한 바퀴를 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 그를 따라 진행하도록 조작되는 제2 닫힌 경로(550B)의 부분들의 수가 증가함에 따라 항공기(130)의 속력의 감소가 증가할 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)의 하나 초과의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소는 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)의 하나의 부분을 따라 진행하도록 조작될 때의 항공기(130)의 속력의 감소보다 더 클 수 있다.
예(600)는, 지점(612)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 것을 계속한다.
예(400)에서와 같이, 지점(412)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것 및/또는 예(500)에서와 같이, 지점(512)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(612)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
예를 들면, 일부 예에서, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 비행 조종을 포함할 수 있다. 비행 조종은 예(400)에서 지점(412)에서의 비행 조종 및 예(500)에서 지점(512)에서의 비행 조종의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
더욱이, 일부 예에서, 항공기(130)는, 제2 닫힌 경로(650B)의 업스트로크(652B) 동안, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)는, 임계 속력에서, 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다. 지점(612)에서의 임계 속력은 예(400)에서 지점(412)에서의 임계 속력 및 예(500)에서 지점(512)에서의 임계 속력의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로의 전환을 위한 임계 속력이, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(650B)를 따르는 위치에 기초하여, 변할 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 제2 닫힌 경로(650B)를 따르는 지점의 고도가 증가함에 따라 임계 속력이 감소할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 지점(608 내지 612)에 대응하는 하나 이상의 동작이 각종의 상이한 기간에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 지점(608)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제1 기간에서 수행될 수 있고, 지점(610)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제2 기간에서 수행될 수 있으며, 지점(612)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제3 기간에서 수행될 수 있다.
일부 예에서, 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(650A)를 따라 진행하는 것으로부터 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하는 것으로 전환할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 전환은 하나 이상의 다른 경로(예컨대, 테더 구면(304) 상의 하나 이상의 다른 닫힌 경로)를 따라 진행하는 것을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 이러한 일부 예에서, 전환이 제1 기간과 제2 기간 사이에서 일어날 수 있다.
더욱이, 예(600)는 예(400)의 하나 이상의 동작 및/또는 예(500)의 하나 이상의 동작과 관련하여 수행될 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(450B) 및/또는 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행함으로써 감소될 수 있고, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행함으로써 추가로 감소될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 그리고/또는 예(500)의 지점(510)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 예(600)의 지점(610)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가, 항공기(130)의 속력이 추가로 감소되도록, 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 그리고/또는, 항공기(130)의 속력이 추가로 감소되도록, 예(500)의 지점(510)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
더욱이, 어떤 상황에서, 항공기(130)가 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행할 수 있고, (i) 제2 닫힌 경로(450B) 및/또는 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행할 수 있으며 (ii) 제1 닫힌 경로(650A), 제1 닫힌 경로(450A), 또는 제1 닫힌 경로(550A)를 따라 진행할 수 있다. 예를 들어, 예(600)의 지점(610)에서와 같이 항공기(130)의 속력이 감소되도록, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 그리고 이러한 일부 예에서, 지점(612)에 대응하는 하나 이상의 동작이 수행되지 않을 때, 항공기(130)가 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 그리고/또는 예(500)의 지점(510)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있고, 제1 닫힌 경로(650A), 예(400)의 지점(408)에서와 같이 제1 닫힌 경로(450A), 및/또는 예(500)의 지점(508)에서와 같이 제1 닫힌 경로(550A)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기(130)와 같은, 항공기가 제2 닫힌 경로를 따라 진행함이 없이 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환할 수 있다. 그 대신에, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력이 감소될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 예시적인 실시예에 따른, 받음각을 포함하는 그래픽 표현이다. 상세하게는, 도 7a는 그래픽 표현(702)이고, 도 7b는 그래픽 표현(706)이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 그래픽 표현(702)은 CL(coefficient of lift, 양력 계수)을 받음각과 관련하여 나타낸 것이다. CL은 항공기에 대한 양력을 나타낼 수 있고, 받음각은 항공기의 제1 축(예컨대, 종축(longitudinal axis))과 항공기의 제1 축 및 항공기의 제2 축(예컨대, 수직축)에 의해 정의되는(예컨대, 걸쳐 있는) 평면 속으로 들어가게 투사되는 겉보기 바람 벡터(apparent wind vector) 사이의 각도일 수 있다. 그에 부가하여, 받음각은 알파(alpha)라고 지칭될 수 있다.
그래픽 표현(702)은 제1 부분(702A) 및 제2 부분(702B)을 포함한다. 제1 부분(702A)은 본 명세서에 기술되는 바와 같은 측풍 비행에 대한 CL의 값들의 범위에 대응하고, 제2 부분(702B)은 본 명세서에 기술되는 바와 같은 실속 조건(stall condition)에 대한 CL의 값들의 범위에 대응한다. 축(704A)은 측풍 비행에 대한 CL의 값들의 범위와 실속 조건에 대한 CL의 값들의 범위 사이의 경계를 나타낸다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 받음각이 증가함에 따라, CL이 감소할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 그래픽 표현(706)은 CD(coefficient of drag, 항력 계수)를 받음각과 관련하여 나타낸 것이다. CD는 항공기에 대한 항력을 나타낼 수 있다.
그래픽 표현(706)은 제1 부분(706A) 및 제2 부분(706B)을 포함한다. 제1 부분(706A)은 본 명세서에 기술되는 바와 같은 측풍 비행에 대한 CD의 값들의 범위에 대응하고, 제2 부분(706B)은 본 명세서에 기술되는 바와 같은 실속 조건에 대한 CD의 값들의 범위에 대응한다. 축(704B)은 측풍 비행에 대한 CD의 값들의 범위와 실속 조건에 대한 CD의 값들의 범위 사이의 경계를 나타낸다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 받음각이 증가함에 따라, CD가 증가할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른, 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것의 또 다른 예(800)를 나타낸 것이다. 상세하게는, 예(800)는 지점(810)에서, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록, 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력을 감소시키는 것을 포함한다. 예(800)는 일반적으로 예로서 도 1과 관련하여 앞서 기술된 항공기(130)에 의해 수행되는 것으로 기술되어 있다. 예시를 위해, 도 8에서는 항공기(130)가 도시되어 있지 않다. 게다가, 예(800)가 도 8에 도시된 바와 같이 일련의 동작으로 기술되어 있지만, 예(800)는 임의의 수의 동작 및/또는 동작의 조합으로 수행될 수 있다.
그리고 도 3 내지 도 6에서와 같이, 도 8은 지면(302) 위쪽에 있는 지상국(110)으로부터의 뷰를 나타낸 것이고, 바람(303)이 지면 속으로 들어가게 지향될 수 있으며, 제1 축(306A)은 방위각 방향에 대응하고, 제2 축(306B)은 고도 방향에 대응한다.
예(800)는 지점(808)에서 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면(304) 상의 닫힌 경로(850)를 따라 진행하도록 조작하는 것으로 시작한다. 이 구성에서, 지점(808)에서, 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 닫힌 경로(850)는 닫힌 경로(150), 닫힌 경로(350), 제1 닫힌 경로(450A), 제1 닫힌 경로(550A), 및/또는 제1 닫힌 경로(650A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 예시된 예에서, 닫힌 경로(850)가 실질적으로 원형일 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 닫힌 경로(850)가 닫힌 경로(150)를 참조하여 앞서 기술된 각종의 형상들 중 임의의 것일 수 있다.
항공기(130)는 바람(303)에 의해 닫힌 경로(850)를 따라 추진될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 닫힌 경로(850)는 업스트로크(852) 및 다운스트로크(854)를 포함할 수 있다. 업스트로크(852)는 업스트로크(352), 업스트로크(452A), 업스트로크(552A), 및/또는 업스트로크(652A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 다운스트로크(854)는 다운스트로크(354), 다운스트로크(454A), 다운스트로크(554A), 및/또는 다운스트로크(654B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 도 8에 도시된 바와 같이, 축(860)은 제1 닫힌 경로(550A)와 교차할 수 있고, 축(560)은 지상국(110)으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있다. 축(860)은 축(360), 제1 축(460), 제1 축(560), 및/또는 제1 축(660)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
예(300)에서 지점(308)에서 항공기(130)가 닫힌 경로(350)의 실질적으로 전부, 닫힌 경로(350)의 한 부분, 및/또는 닫힌 경로(350)의 한 바퀴 이상과 닫힌 경로(350)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 예(400)에서 지점(408)에서 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(450A)의 실질적으로 전부, 제1 닫힌 경로(450A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(450A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(450A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 예(500)에서 지점(508)에서 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(550A)의 실질적으로 전부, 제1 닫힌 경로(550A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(550A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(550A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것, 및/또는 예(600)에서 지점(608)에서 항공기(130)가 제1 닫힌 경로(650A)의 실질적으로 전부, 제1 닫힌 경로(650A)의 한 부분, 및/또는 제1 닫힌 경로(650A)의 한 바퀴 이상과 제1 닫힌 경로(650A)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(808)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(850)의 실질적으로 전부(닫힌 경로(850)의 한 바퀴라고 지칭될 수 있음), 닫힌 경로(850)의 한 부분, 및/또는 닫힌 경로(850)의 한 바퀴 이상과 닫힌 경로(850)의 하나 이상의 부분의 조합을 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
예(800)는 지점(810)에서, 항공기(130)가 닫힌 경로(850)를 따라 측풍 비행 배향으로 진행하고 있는 동안, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력을 감소시키는 것을 계속한다. 일부 예에서, 항공기(130)에 대한 항력 및/또는 양력은 항공기(130)의 종축에 대해 작용할 수 있다.
항공기(130)에 대한 항력이 각종의 방식으로 증가되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)의 받음각을 증가시켜 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 함으로써 주 날개(131)의 적어도 한 부분이 실속하도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 주 날개(131)의 그 부분에 기초한 항공기(130)에 대한 항력이 증가될 수 있고, 항공기(130)가 적어도 주 날개(131)의 그 부분 주위에서 부착류를 갖지 않을 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)의 받음각을 증가시켜 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 함으로써 주 날개(131)가 실속하도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 주 날개(131)에 기초한 항공기(130)에 대한 항력이 증가될 수 있고, 항공기(130)가 적어도 주 날개(131) 주위에서 부착류를 갖지 않을 수 있다.
게다가, 이러한 일부 예에서, 항공기(130)의 받음각을 증가시키는 것은, 피치 업(pitch up)과 같은, 비행 조종을 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 몇 초 내와 같은, 특정 기간 내에 비행 조종이 수행될 수 있다.
다른 예로서, 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 주 날개(131)의 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 조종면을 조작함으로써 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 그에 부가하여, 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 하나 이상의 조종면을 조작하는 것은 역류(reverse flow)를 항공기(130)의 경계층(boundary layer) 내로 주입시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 로터(134A 내지 134D)의 하나 이상의 로터를 조작함으로써 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 로터(134A 내지 134D)의 하나 이상의 로터를 조작하는 것은 하나 이상의 로터를 최대 항력으로 설정하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 로터(134A 내지 134D)의 하나 이상의 로터를 조작하는 것은 하나 이상의 로터를 측풍 비행 동안 하나 이상의 로터가 회전(spin)하는 방향과 실질적으로 반대인 방향으로 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
"실질적으로 반대(substantially opposite)"라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 반대(exactly opposite) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 반대로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
또 다른 예로서, 항공기(130)의 옆미끄럼각(side slip angle)을 증가시켜 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 함으로써 로터 커넥터(133A 및 133B) 중 하나 이상이 실속하도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 로터 커넥터에 기초한 항공기(130)에 대한 항력이 증가될 수 있고, 항공기(130)가 적어도 로터 커넥터(133A 및 133B) 주위가 아닌 곳에서 부착류를 갖지 않을 수 있다. 옆미끄럼각은 겉보기 바람 벡터와 항공기(130)의 제1 축(예컨대, 종축) 및 항공기(130)의 제2 축(예컨대, 수직축)에 의해 정의되는(예컨대, 걸쳐 있는) 평면 사이의 각도일 수 있다. 그에 부가하여, 옆미끄럼각은 베타(beta)라고 지칭될 수 있다.
"실질적으로 수직(substantially perpendicular)"이라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 수직(exactly perpendicular) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 수직으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭할 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 대한 앞서 기술된 예들 중 임의의 2개 이상을 수행함으로써 항공기(130)의 속력이 감소될 수 있다. 이 구성에서, 지점(810)에서 항공기의 속력의 감소가 증가될 수 있다.
예를 들면, 지점(810)에서, (i) 주 날개(130)의 적어도 한 부분이 실속하도록, 항공기(130)의 받음각을 증가시키는 것; (ii) 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 주 날개(130)의 하나 이상의 조종면을 조작하는 것; (iii) 항공기(130)에 대한 항력을 증가시키기 위해 로터(134A 내지 134D) 중 하나 이상을 조작하는 것; 및/또는 (iv) 로터 커넥터(133A 및 133B) 중 하나 이상이 실속하도록, 항공기(130)의 옆미끄럼각을 증가시키는 것에 의해 항공기(130)에 대한 항력이 증가될 수 있다.
더욱이, 항공기(130)에 대한 양력이 각종의 방식으로 감소되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)에 대한 양력을 감소시키기 위해 주 날개(131)의 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 조종면을 조작함으로써 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)에 대한 양력을 감소시키기 위해 주 날개(131)의 뒷전 상에 위치된 하나 이상의 조종면이 조작될 수 있다.
다른 예로서, 항공기(130)의 받음각을 감소시킴으로써 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 예를 들면, 주 날개(131)의 적어도 하나의 승강타와 같은, 주 날개(131)의 하나 이상의 조종면을 조절함으로써 항공기(130)의 받음각이 감소될 수 있다.
또 다른 예로서, 주 날개(131)의 적어도 한 부분을 실속시킴으로써 항공기(130)에 대한 양력이 감소하도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 주 날개(131)의 그 부분에 기초한 항공기(130)에 대한 양력이 감소될 수 있고, 항공기(130)가 적어도 주 날개(131)의 그 부분 주위에서 부착류를 갖지 않을 수 있다.
게다가, 주 날개(131)를 실속시킴으로써 항공기(130)에 대한 양력이 감소하도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 주 날개(131)에 기초한 항공기(130)에 대한 양력이 감소될 수 있고, 항공기(130)가 주 날개(131) 주위에서 부착류를 갖지 않을 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 대한 앞서 기술된 예들 중 임의의 2개 이상을 수행함으로써 항공기(130)의 속력이 감소될 수 있다. 이 구성에서, 지점(810)에서 항공기(130)의 속력의 감소가 증가될 수 있다.
예를 들면, 지점(810)에서, (i) 항공기(130)에 대한 양력을 감소시키기 위해 주 날개(131)의 하나 이상의 조종면을 조작하는 것; (ii) 항공기(130)의 받음각을 감소시키는 것; 및/또는 (iii) 주 날개(131)의 적어도 한 부분을 실속시키는 것에 의해 항공기(130)에 대한 양력이 감소될 수 있다.
더욱이, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되고 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력이 감소될 수 있다. 이 구성에서, 지점(810)에서 항공기(130)의 속력의 감소가 증가될 수 있다.
예를 들면, 지점(810)에서, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 대한 앞서 기술된 예들 중 하나 이상이 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 대한 앞서 기술된 예들 중 하나 이상과 관련하여 수행될 수 있다.
그에 부가하여, 일부 예에서, 지점(810)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 게다가, 이러한 일부 예에서, 지점(810)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지는 지점(808)에서 항공기(130)에 의해 발생된 전기 에너지보다 더 적을 수 있다. 그렇지만, 다른 예에서, 지점(810)에서 항공기(130)가 전기 에너지를 발생시키지 않을 수 있다.
게다가, 지점(810)에서, 항공기(130)가 정적 힘 평형(static force balance)에 있도록 항공기(130)를 조작함으로써 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)가 조작될 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)의 속도의 수평 성분이 감소될 수 있다.
예(800)는 지점(812)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로(850)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 계속한다.
예(400)에서와 같이, 지점(412)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것, 예(500)에서와 같이, 지점(512)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것, 및/또는 예(500)에서와 같이, 지점(512)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라 진행하는 것으로부터 전환할 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 지점(812)에서, 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로(850)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
예를 들면, 일부 예에서, 항공기(130)를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로(850)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 비행 조종을 포함할 수 있다. 비행 조종은 예(400)에서 지점(412)에서의 비행 조종, 예(500)에서 지점(512)에서의 비행 조종, 및/또는 지점(612)에서의 비행 조종의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
더욱이, 일부 예에서, 항공기(130)는, 닫힌 경로(850)의 업스트로크(852) 동안, 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로(850)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 항공기(130)는, 임계 속력에서, 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로(850)를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환할 수 있다. 지점(812)에서의 임계 속력은 예(400)에서 지점(412)에서의 임계 속력, 예(500)에서 지점(512)에서의 임계 속력, 및/또는 지점(612)에서의 임계 속력의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
게다가, 일부 예에서, 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로의 전환을 위한 임계 속력이, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 닫힌 경로(850)를 따르는 위치에 기초하여, 변할 수 있다. 일 예로서, 항공기(130)가 측풍 비행 배향으로부터 제자리 비행 배향으로 전환하는 닫힌 경로(850)를 따르는 지점의 고도가 증가함에 따라 임계 속력이 감소할 수 있다.
각종의 상이한 실시예에서, 지점(808 내지 812)에 대응하는 하나 이상의 동작이 각종의 상이한 기간에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 지점(808)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제1 기간에서 수행될 수 있고, 지점(810)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제2 기간에서 수행될 수 있으며, 지점(812)에 대응하는 하나 이상의 동작은 제3 기간에서 수행될 수 있다.
더욱이, 예(800)의 하나 이상의 동작은 예(400)의 하나 이상의 동작, 예(500)의 하나 이상의 동작, 및/또는 예(600)의 하나 이상의 동작과 관련하여 수행될 수 있다. 이 구성에서, 항공기(130)의 속력이 제2 닫힌 경로(450B), 제2 닫힌 경로(550B), 및/또는 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행함으로써 감소될 수 있고, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력이 추가로 감소될 수 있다. 예를 들면, 항공기(130)가 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라, 예(500)의 지점(510)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라, 그리고/또는 예(600)의 지점(610)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 예(800)의 지점(810)에서와 같이 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력이 추가로 감소될 수 있다.
그에 부가하여, 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력이 감소될 수 있고, 이 속력이 제2 닫힌 경로(450B), 제2 닫힌 경로(550B), 및/또는 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행함으로써 감소될 수 있다. 예를 들면, 예(800)의 지점(810)에서와 같이 항공기(130)에 대한 항력이 증가되거나 항공기(130)에 대한 양력이 감소되도록 항공기(130)를 조작하는 것에 의해 항공기(130)의 속력이 감소될 수 있다. 항공기(130)의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기(130)의 속력이 예(400)의 지점(410)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(450B)를 따라, 예(500)의 지점(510)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(550B)를 따라, 그리고/또는 예(600)의 지점(610)에서와 같이 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로(650B)를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
예(400, 500, 600, 및 800)의 일부 또는 전부가 하나 이상의 센서에 의해 제공되는 정보 없이 수행될 수 있다. 이러한 일부 예에서, 하나 이상의 센서는 로드셀 또는 피토 튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예(400, 500, 600, 및 800)가 지면(302) 상에 위치된 지상국(110)에 대해 기술되어 있지만, 다른 예에서, 지상국(110)이 이동식일 수 있다. 예를 들면, 지상국(110)이 지면(302) 또는 수역의 표면에 대해 움직이도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 바람(303)은 지상국(110)의 관점에서 상대 바람일 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 예시적인 실시예에 따른, 테더 구면(904)을 나타낸 것이다. 게다가, 테더 구면(904)은 테더(920)의 길이에 대응하는 반경을 갖는다. 도 9a 및 도 9b에서, 테더(920)는 제1 단부에서 항공기(예컨대, 항공기(130))에 그리고 제2 단부에서 지상국(910)에 연결되며, 지상국(910)은 지면(902) 상에 위치된다. 설명을 위해, 도 9a 및 도 9b에서는 항공기가 도시되어 있지 않다. 게다가, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 바람(903)이 테더 구면(904)과 접촉한다. 도 9a 및 도 9b에서, 지면(902) 위쪽에 있는 테더 구면(904)의 한 부분만이 도시되어 있다. 그 부분은 테더 구면(904)의 2분의 1로서 기술될 수 있다.
지면(902)은 지면(302)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 바람(903)은 바람(303)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있으며, 테더 구면(904)은 테더 구면(304)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있고, 지상국(910)은 지상국(110) 및/또는 지상국(210)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있으며, 테더(920)는 테더(120) 및/또는 테더(220)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
예를 들면, 일부 예에서, 지상국(910)이 본 명세서에 기술되는 바와 같이 이동식일 수 있고, 바람(903)은 지상국(910)의 관점에서 상대 바람일 수 있다.
항공기를 본 명세서에 기술되는 측풍 비행과 제자리 비행 사이에서 전환시키는 것의 예는 실질적으로 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상에서 수행될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상의 위치는 지상국(910)의 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있다. 테더 구면(904)의 제1 부분(904A)은 테더 구면(904)의 4분의 1로서 기술될 수 있다. 테더 구면(904)의 제1 부분(904A)은 테더 구면(904)의 부분(904A)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
더욱이, 항공기를 본 명세서에 기술되는 측풍 비행과 제자리 비행 사이에서 전환시키는 것의 예는 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상의 다양한 위치에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 지점(908)에서 항공기가 측풍 비행 배향으로 있으면서, 항공기가 실질적으로 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상에 있는 닫힌 경로(예컨대, 제1 닫힌 경로(450A), 제1 닫힌 경로(550A), 제1 닫힌 경로(650A), 및/또는 닫힌 경로(850))를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
게다가, 도 9b에 도시된 바와 같이, 지점(910)에서 항공기가 측풍 비행 배향으로 있으면서, 항공기가 실질적으로 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상에 있는 다른 닫힌 경로(예컨대, 제2 닫힌 경로(450B), 제2 닫힌 경로(550B), 및/또는 제2 닫힌 경로(650B))를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 그에 부가하여, 지점(910)에서 항공기가 측풍 비행 배향으로 있으면서, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기가 조작될 수 있다.
지점(908)은 예(300)에서의 지점(308), 예(400)에서의 지점(408), 예(500)에서의 지점(508), 예(600)에서의 지점(608), 및/또는 예(800)에서의 지점(808)에 대응할 수 있고; 지점(910)은 예(400)에서의 지점(410), 예(500)에서의 지점(510), 예(600)에서의 지점(610), 및/또는 예(800)에서의 지점(810)에 대응할 수 있다.
게다가, 본 개시 내용에 따르면, 지점(908) 및 지점(910)은 실질적으로 테더 구면(904)의 제1 부분(904A) 상에 있는 다양한 위치에 위치될 수 있다.
그에 부가하여, 항공기를 본 명세서에 기술되는 측풍 비행과 제자리 비행 사이에서 전환시키는 것의 예는 실질적으로 테더 구면(904)의 제2 부분(904B) 상에서 수행될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 테더 구면(904)의 제2 부분(904B) 상의 위치는 지상국(910)의 실질적으로 역풍 쪽에(upwind) 있을 수 있다. 테더 구면(904)의 제2 부분(904B)은 테더 구면(904)의 4분의 1로서 기술될 수 있다.
"실질적으로 역풍 쪽(substantially upwind)"이라는 용어는, 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 정확히 역풍 쪽(exactly upwind) 또는, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 것에 그다지 영향을 미치지 않는, 정확히 역풍 쪽으로부터 한 가지 이상이 벗어난 것을 지칭한다.
예를 들면, 본 개시 내용에 따르면, 지점(910)은 실질적으로 테더 구면(904)의 제2 부분(904B) 상에 있는 다양한 위치에 위치될 수 있다.
III. 예시적인 방법
도 10은 예시적인 실시예에 따른, 방법(1000)을 나타낸 플로우차트이다. 방법(1000)은 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 데 사용될 수 있다. 방법(1000)과 같은 예시적인 방법은, 전체적으로 또는 부분적으로, 도 1에 도시된 항공기(130)의 하나 이상의 구성요소, 도 2에 도시된 항공기(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)과 같은, 항공기의 구성요소 또는 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 방법(1000)은 제어 시스템(248)에 의해 수행될 수 있다. 간략함을 위해, 방법(1000)은 일반적으로, 항공기(130) 및/또는 항공기(230)와 같은, 항공기에 의해 수행되는 것으로 기술될 수 있다. 그렇지만, 방법(1000)과 같은 예시적인 방법이, 본 개시 내용의 범주를 벗어남이 없이, 다른 엔티티 또는 엔티티의 조합에 의해 수행될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
블록(1002)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1000)은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 여기서 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 갖는다. 블록(1002)에서, 도 4를 참조하여 기술된 바와 같이 예(400)의 지점(408)에서, 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이 예(500)의 지점(508)에서, 그리고/또는 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(608)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
블록(1004)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1000)은 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1004)에서, 도 4를 참조하여 기술된 바와 같이 예(400)의 지점(410)에서, 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이 예(500)의 지점(510)에서, 그리고/또는 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(608)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
예를 들면, 일부 실시예에서, 제1 축은 제1 닫힌 경로와 교차할 수 있고, 제2 축은 제2 닫힌 경로와 교차할 수 있으며, 제1 축은 지상국으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있을 수 있고, 제2 축은 지상국으로부터 순풍 쪽으로 덜 가 있을 수 있다. 게다가, 적어도 이러한 일부 실시예에서, 제2 축은 제1 축의 좌측에 위치될 수 있다. 게다가, 적어도 이러한 일부 실시예에서, 제2 축은 제1 축의 우측에 위치될 수 있다.
더욱이, 일부 실시예에서, 제2 닫힌 경로 상의 지점은 지상국으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 일정 각도 떨어져 위치될 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 제2 닫힌 경로 상의 지점이 제1 닫힌 경로 상의 대응하는 지점의 고도보다 작은 고도에 위치될 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 제2 닫힌 경로가 제1 닫힌 경로의 형상과 상이한 형상을 가질 수 있다.
그에 부가하여, 일부 실시예에서, 항공기를 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것은 항공기를 제2 닫힌 경로의 제1 부분을 따라 진행하도록 조작하는 것 - 제2 닫힌 경로의 제1 부분은 실질적으로 일정한 고도에 있음 -, 및 항공기를 제2 닫힌 경로의 제2 부분을 따라 진행하도록 조작하는 것 - 제2 닫힌 경로의 제2 부분은 실질적으로 일정한 방위각에 있음 - 을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 일부 실시예에서, 제2 닫힌 경로의 제2 부분은 지상국으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있는 축에 실질적으로 평행하거나 실질적으로 그 상에 있을 수 있다.
블록(1006)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1000)은 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1006)에서, 도 4를 참조하여 기술된 바와 같이 예(400)의 지점(412)에서, 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이 예(500)의 지점(512)에서, 그리고/또는 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(612)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
예를 들면, 일부 실시예에서, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 임계 속력에서 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 이러한 실시예에서, 임계 속력은 제2 닫힌 경로를 따르는 항공기의 위치에 기초하여 변할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예에서, 항공기를 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것은 항공기를 업스트로크 및 다운스트로크에서 조작하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 업스트로크 동안 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 방법(1000)이 하나 이상의 센서에 의해 제공되는 정보 없이 수행될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 센서는 로드셀 또는 피토 튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
더욱이, 방법(1000)은 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제3 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 4를 참조하여 기술된 바와 같이 예(400)의 지점(410)에서, 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이 예(500)의 지점(510)에서, 그리고/또는 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 예(600)의 지점(608)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로 항공기의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기가 테더 구면 상의 제3 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작될 수 있다.
제3 닫힌 경로는 본 명세서에 기술되는 제2 닫힌 경로들 중 임의의 것의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 제2 닫힌 경로가 제2 닫힌 경로(450B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 때, 제3 닫힌 경로는 제2 닫힌 경로(550B) 및/또는 제2 닫힌 경로(650B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 이와 유사하게, 제2 닫힌 경로가 제2 닫힌 경로(550B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 때, 제3 닫힌 경로는 제2 닫힌 경로(450B) 및/또는 제2 닫힌 경로(650B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다. 이와 유사하게, 제2 닫힌 경로가 제2 닫힌 경로(650B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 때, 제3 닫힌 경로는 제2 닫힌 경로(450B) 및/또는 제2 닫힌 경로(550B)의 형태를 취하거나 그와 유사한 형태일 수 있다.
일부 예에서, 항공기가 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작될 수 있는 후에 항공기가 테더 구면 상의 제3 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작될 수 있다. 그리고 일부 구현에서, 방법(1000)은 속력이 추가로 감소된 후에 또는 감소되는 동안, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제3 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 4를 참조하여 기술된 바와 같이 예(400)의 지점(412)에서, 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이 예(500)의 지점(512)에서, 그리고/또는 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(612)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 측풍 비행 배향으로 있으면서 제3 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환될 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른, 방법(1100)을 나타낸 플로우차트이다. 방법(1100)은 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 데 사용될 수 있다. 방법(1100)과 같은 예시적인 방법은, 전체적으로 또는 부분적으로, 도 1에 도시된 항공기(130)의 하나 이상의 구성요소, 도 2에 도시된 항공기(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)과 같은, 항공기의 구성요소 또는 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 방법(1100)은 제어 시스템(248)에 의해 수행될 수 있다. 간략함을 위해, 방법(1100)은 일반적으로, 항공기(130) 및/또는 항공기(230)와 같은, 항공기에 의해 수행되는 것으로 기술될 수 있다. 그렇지만, 방법(1100)과 같은 예시적인 방법이, 본 개시 내용의 범주를 벗어남이 없이, 다른 엔티티 또는 엔티티의 조합에 의해 수행될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
블록(1102)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1100)은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 여기서 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 갖는다. 블록(1102)에서, 도 8을 참조하여 기술된 바와 같이 예(800)의 지점(808)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
블록(1104)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1100)은 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1104)에서, 도 8을 참조하여 기술된 바와 같이 예(800)의 지점(810)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
예를 들면, 일부 실시예에서, 항공기는 주 날개를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 주 날개의 적어도 한 부분이 실속하도록, 항공기의 받음각을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예에서, 항공기는 하나 이상의 조종면을 갖는 주 날개를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 항공기에 대한 항력을 증가시키기 위해 하나 이상의 조종면을 조작하는 것을 포함할 수 있다.
게다가, 일부 실시예에서, 항공기는 하나 이상의 로터를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 항공기에 대한 항력을 증가시키기 위해 하나 이상의 로터를 조작하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 항공기는 하나 이상의 로터 커넥터를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 하나 이상의 로터 커넥터가 실속하도록, 항공기의 옆미끄럼각을 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예에서, 항공기는 하나 이상의 조종면을 갖는 주 날개를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 항공기에 대한 양력을 감소시키기 위해 하나 이상의 조종면을 조작하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 항공기는 하나 이상의 조종면을 갖는 주 날개를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 하나 이상의 조종면을 조절하는 것에 의해 항공기의 받음각을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 항공기는 주 날개를 포함할 수 있고, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 주 날개의 적어도 한 부분을 실속시키는 것을 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 일부 실시예에서, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것은 항공기가 정적 힘 평형에 있도록 항공기를 조작하는 것을 포함할 수 있다.
블록(1106)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1100)은 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1106)에서, 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이 지점(812)에서 항공기(130)가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기가 조작될 수 있다.
예를 들면, 일부 실시예에서, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 임계 속력에서 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 이러한 실시예에서, 임계 속력은 닫힌 경로를 따르는 항공기의 위치에 기초하여 변할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예에서, 항공기를 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것은 항공기를 업스트로크 및 다운스트로크에서 조작하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것은 업스트로크 동안 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 방법(1100)이 하나 이상의 센서에 의해 제공되는 정보 없이 수행될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 센서는 로드셀 또는 피토 튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른, 방법(1200)을 나타낸 플로우차트이다. 방법(1200)은 항공기를 측풍 비행으로부터 제자리 비행으로 전환시키는 데 사용될 수 있다. 방법(1200)과 같은 예시적인 방법은, 전체적으로 또는 부분적으로, 도 1에 도시된 항공기(130)의 하나 이상의 구성요소, 도 2에 도시된 항공기(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)과 같은, 항공기의 구성요소 또는 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 방법(1200)은 제어 시스템(248)에 의해 수행될 수 있다. 간략함을 위해, 방법(1200)은 일반적으로, 항공기(130) 및/또는 항공기(230)와 같은, 항공기에 의해 수행되는 것으로 기술될 수 있다. 그렇지만, 방법(1200)과 같은 예시적인 방법이, 본 개시 내용의 범주를 벗어남이 없이, 다른 엔티티 또는 엔티티의 조합에 의해 수행될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
블록(1202)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1200)은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 여기서 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 갖는다. 블록(1202)은 방법(1000)의 블록(1002)이 수행될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
블록(1204)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1200)은 항공기가 측풍 비행 배향에서 제1 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1204)은 방법(1100)의 블록(1104)이 수행될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
블록(1206)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1200)은 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 추가로 감소되도록, 항공기를 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1206)은 방법(1000)의 블록(1004)이 수행될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
블록(1208)으로 나타낸 바와 같이, 방법(1200)은 항공기의 속력이 추가로 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1208)은 블록(1006)이 수행될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
게다가, 방법(1200)은 항공기의 속력이 추가로 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기가 측풍 비행 배향에서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 추가로 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 8을 참조하여 기술된 바와 같이 예(800)의 지점(810)에서 항공기가 조작될 수 있는 것과 동일하거나 유사한 방식으로, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기가 조작될 수 있다.
일부 예에서, 항공기는, 항공기가 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작될 수 있는 후에 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해, 항공기의 속력을 추가로 감소시킬 수 있다. 그리고 일부 구현에서, 방법(1200)은 속력이 추가로 감소된 후에 또는 감소되는 동안, 항공기를 측풍 비행 배향에서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
VI. 예시적인 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체
앞서 기술되고 도 10 내지 도 12에 예시된 기능의 일부 또는 전부가 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령어의 실행에 응답하여 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는, 예를 들어, RAM(random access memory, 랜덤 액세스 메모리), ROM(read-only memory, 판독 전용 메모리), 플래시 메모리, 캐시 메모리, 하나 이상의 자기적으로 인코딩된 디스크, 하나 이상의 광학적으로 인코딩된 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 비일시적 데이터 저장소일 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 또한 서로로부터 원격지에 위치해 있을 수 있는 다수의 데이터 저장 요소 간에 분산되어 있을 수 있다. 저장된 명령어를 실행하는 컴퓨팅 디바이스는 도 2를 참조하여 기술되고 예시된 바와 같은 제어 시스템(248)일 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스는, 서버 네트워크 내의 서버와 같은, 다른 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 다양한 기능을 수행하기 위해 프로세서(예컨대, 도 2를 참조하여 기술된 바와 같은 프로세서(242) 및/또는 프로세서(212))에 의해 실행 가능한 명령어를 저장할 수 있다. 이 기능들은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 항공기의 속력이 감소되도록, 항공기를 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 이 기능들은 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 것 - 테더는 제1 단부에서 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 테더 구면은 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -; 항공기가 측풍 비행 배향에서 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 항공기에 대한 항력이 증가되거나 항공기에 대한 양력이 감소되도록 항공기를 조작하는 것에 의해 항공기의 속력을 감소시키는 것; 및 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 항공기를 측풍 비행 배향으로 있으면서 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
VII. 결론
도면에 도시된 특정 구성이 제한하는 것으로 보아서는 안된다. 다른 실시예가 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 더 많이 또는 더 적게 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 게다가, 예시된 요소들 중 일부가 결합되거나 생략될 수 있다. 게다가, 예시적인 실시예는 도면에 예시되지 않은 요소를 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 다양한 양태 및 실시예가 본 명세서에 개시되어 있지만, 다른 양태 및 실시예가 본 기술 분야의 통상의 기술자에게는 명백할 것이다. 본 명세서에 개시되는 다양한 양태 및 실시예는 예시를 위한 것이고 제한하는 것으로 의도되어 있지 않으며, 진정한 범주 및 사상은 이하의 청구범위에 나타내어져 있다. 본 명세서에 제시되는 발명 요지의 사상 또는 범주를 벗어남이 없이, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변경이 행해질 수 있다. 본 명세서에 전반적으로 기술되어 있고 도면에 예시되어 있는 본 개시 내용의 양태가 아주 다양한 상이한 구성 - 이 모두가 본 명세서에서 생각되고 있음 - 으로 배열, 치환, 결합, 분리 및 설계될 수 있다는 것이 용이하게 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    항공기를 측풍 비행 배향(crosswind-flight orientation)으로 배향되어 있으면서 테더 구면(tether sphere) 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행(travel)하도록 조작하는 단계 - 테더(tether)는 제1 단부에서 상기 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국(ground station)에 연결되며, 상기 테더 구면은 상기 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -;
    상기 항공기가 상기 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 상기 항공기의 속력이 감소되도록, 상기 항공기를 상기 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계; 및
    상기 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향(hover-flight orientation)으로 전환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 축은 상기 제1 닫힌 경로와 교차하고 제2 축은 상기 제2 닫힌 경로와 교차하며, 상기 제1 축은 상기 지상국으로부터 실질적으로 순풍 쪽에 있고(substantially downwind of the ground station), 상기 제2 축은 상기 지상국으로부터 순풍 쪽으로 덜 가 있는(less downwind from the ground station), 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 축은 상기 제1 축의 좌측에 위치되는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 축은 상기 제1 축의 우측에 위치되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 닫힌 경로 상의 지점은 상기 지상국으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 일정 각도 떨어져 위치되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 닫힌 경로 상의 지점은 상기 제1 닫힌 경로 상의 대응하는 지점의 고도보다 작은 고도에 위치되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 닫힌 경로는 상기 제1 닫힌 경로의 형상과 상이한 형상을 가지는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 항공기를 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계는
    상기 항공기를 상기 제2 닫힌 경로의 제1 부분을 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 상기 제2 닫힌 경로의 상기 제1 부분은 실질적으로 일정한 고도(elevation)에 있음 -; 및
    상기 항공기를 상기 제2 닫힌 경로의 제2 부분을 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 상기 제2 닫힌 경로의 상기 제2 부분은 실질적으로 일정한 방위각에 있음 - 를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 항공기를 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계는 상기 항공기를 업스트로크(upstroke) 및 다운스트로크(down stroke)에서 조작하는 단계를 포함하고, 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 상기 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계는 상기 업스트로크 동안 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 상기 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 상기 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계는 임계 속력(threshold speed)에서 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 상기 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 임계 속력은 상기 제2 닫힌 경로를 따르는 상기 항공기의 위치에 기초하여 변하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 하나 이상의 센서에 의해 제공되는 정보 없이 수행되는, 방법.
  13. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 로드셀(load cell) 또는 피토 튜브(pitot tube) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 시스템으로서,
    테더의 제1 단부에 연결된 항공기;
    상기 테더의 제2 단부에 연결된 지상국; 및
    제어 시스템
    을 포함하고, 상기 제어 시스템은
    상기 항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 제1 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하고 - 상기 테더 구면은 상기 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -;
    상기 항공기가 측풍 비행 배향으로 있는 동안, 상기 항공기의 속력이 감소되도록, 상기 항공기를 상기 테더 구면 상의 제2 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하며;
    상기 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 제2 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키도록 구성되는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 닫힌 경로 상의 지점은 (i) 상기 지상국으로부터의 실질적으로 순풍 쪽으로부터 일정 각도 떨어져 또는 (ii) 상기 제1 닫힌 경로 상의 대응하는 지점의 고도보다 작은 고도에 위치되는, 시스템.
  16. 방법으로서,
    항공기를 측풍 비행 배향으로 배향되어 있으면서 테더 구면 상의 닫힌 경로를 따라 진행하도록 조작하는 단계 - 테더는 제1 단부에서 상기 항공기에 연결되고 제2 단부에서 지상국에 연결되며, 상기 테더 구면은 상기 테더의 길이에 대응하는 반경을 가짐 -;
    상기 항공기가 상기 측풍 비행 배향에서 상기 닫힌 경로를 따라 진행하고 있는 동안, 상기 항공기에 대한 항력(drag)이 증가되거나 상기 항공기에 대한 양력(lift)이 감소되도록 상기 항공기를 조작하는 것에 의해 상기 항공기의 속력을 감소시키는 단계; 및
    상기 항공기의 속력이 감소된 후에 또는 감소되는 동안에, 상기 항공기를 상기 측풍 비행 배향으로 있으면서 상기 닫힌 경로를 따라 진행하는 것으로부터 제자리 비행 배향으로 전환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 항공기는 주 날개(main wing)를 포함하고, 상기 항공기에 대한 항력이 증가되거나 상기 항공기에 대한 양력이 감소되도록 상기 항공기를 조작하는 것에 의해 상기 항공기의 속력을 감소시키는 단계는 상기 주 날개가 실속(stall)하도록, 상기 항공기의 받음각(angle of attack)을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 항공기는 하나 이상의 조종면(control surface)을 가지는 주 날개를 포함하고, 상기 항공기에 대한 항력이 증가되거나 상기 항공기에 대한 양력이 감소되도록 상기 항공기를 조작하는 것에 의해 상기 항공기의 속력을 감소시키는 단계는 상기 항공기에 대한 항력을 증가시키기 위해 상기 하나 이상의 조종면을 조작하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 항공기는 하나 이상의 로터(rotor)를 포함하고, 상기 항공기에 대한 항력이 증가되거나 상기 항공기에 대한 양력이 감소되도록 상기 항공기를 조작하는 것에 의해 상기 항공기의 속력을 감소시키는 단계는 상기 항공기에 대한 항력을 증가시키기 위해 상기 하나 이상의 로터를 조작하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 항공기에 대한 항력이 증가되거나 상기 항공기에 대한 양력이 감소되도록 상기 항공기를 조작하는 것에 의해 상기 항공기의 속력을 감소시키는 단계는 상기 항공기가 정적 힘 평형(static force balance)에 있도록 상기 항공기를 조작하는 단계를 포함하는, 방법.
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