KR20160116734A - 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기는, 유선형상의 동체부,상기 동체부의 양측면으로 연장형성되는 한 쌍의 내부날개부, 상기 내부날개부의 외측 방향으로 각각 연장형성되는 한 쌍의 외부날개부, 상기 내부날개부의 내부에 구비되어, 몸체 중앙에 평기어가 형성되고 상기 평기어를 기준으로 상기 몸체 양단의 외주면에 암나사산이 형성된 샤프트부, 상기 동체부의 내부에 구비되어, 상기 평기어와 대응되는 형상의 내부 기어가 형성되고 상기 내부 기어가 회전하면서 상기 샤프트부에 동력을 제공하는 모터부, 상기 모터부의 일측에 이격설치되어, 상기 샤프트부가 삽입 설치되도록 홀이 관통형성되고 회전하는 상기 샤프트부를 지지하는 한 쌍의 지지대부 및 상기 외부날개부의 내부에 각각 구비되어, 몸체 내주면에 상기 샤프트부와 대응되는 수나사산이 형성되어, 상기 샤프트부의 양단을 각각 내부로 수용하는 한 쌍의 로드부를 포함하여 구성되고, 상기 외부날개부는, 상기 모터부에 의하여 상기 샤프트부가 회전함에 따라 상기 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작하는 것을 특징으로 한다.

Description

텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기{UAV including telescopic wing}

본 발명은 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부날개부가 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 가능한 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기에 관한 것이다.

일반적으로, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle; UAV)란 사람이 탑승하지 않고서도 동작 제어할 수 있는 항공기를 말한다. 과거 무인 항공기의 주된 용도는 유인 정찰기로 접근하기 어려웠던 영역의 감시/정찰 임무였으나, 최근에는 유인 정찰기가 했던 감시/정찰 업무의 대부분이 무인 항공기로 완전히 대체되는 추세에 있다.

무인 항공기 전체 구성부품 중 이의 특성 및 성능에 가장 중요한 영향을 미치는 부분이 바로 메인날개인데, 이러한 메인날개의 크기 및 형상에 따라 무인 항공기의 최고속도, 체공시간 등이 증감될 수 있다.

그런데 이러한 무인항공기의 메인날개는 대부분 동체와 일체형으로 제작됨에 따라 이의 교체가 불가능하거나, 동체와 상호간에 착탈가능한 구조를 갖더라도 메인날개와 동체간의 결합이 어려워 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 동체로부터 슬라이딩 될 수 있는 텔레스코픽 날개를 개발하였으나, 동체에서 슬라이딩 되어서 나가야하므로 동체에 수납공간이 불충분한 문제점이 있다.

그리고, 텔레스코픽 날개를 늘었다가 줄였다가 하면서 생기는 이음새 부분에 불연속적인 스킨면을 생성하게 되어 양력이 감소되는 문제점이 있다.

다른 슬라이딩 윙 방식은 지그재그 방식으로, 날개의 뼈대인 립사이에 지그재그 형식으로 날개가 펼쳐지는 형식이다.

하지만, 이런 종류의 날개는 구조물과 구조물의 힌지 및 구조적인 안전성을 위해서 많은 지지 구조물을 필요로 하고, 펼쳐진 후에 잠금장치를 이용해야 하는 불편함이 있다.

또한, 중량에 비해 부피가 큼에 따라 특정 장소에 무인 항공기를 보관하거나 운반하는데 따른 공간이 낭비되는 경향이 있다.

한국공개특허 제10-2014-0044952호

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 메인날개부가 내부날개부와 외부날개부로 구성되고, 외부날개부는 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩하여 내부날개부의 내부로 수용되어 공기 저항을 저감할 수 있고, 휴대 또는 보관 공간이 최소화될 수 있는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 외부날개부의 내부에 복수개의 립이 이격 설치되어, 외부날개부의 강성을 증가할 수 있는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 기계적 구성을 간소화하여 전체적인 중량을 최소화할 수 있는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기는, 유선형상의 동체부, 상기 동체부의 양측면으로 연장형성되는 한 쌍의 내부날개부, 상기 내부날개부의 외측 방향으로 각각 연장형성되는 한 쌍의 외부날개부, 상기 내부날개부의 내부에 구비되어, 몸체 중앙에 평기어가 형성되고 상기 평기어를 기준으로 상기 몸체 양단의 외주면에 암나사산이 형성된 샤프트부, 상기 동체부의 내부에 구비되어, 상기 평기어와 대응되는 형상의 내부 기어가 형성되고 상기 내부 기어가 회전하면서 상기 샤프트부에 동력을 제공하는 모터부, 상기 모터부의 일측에 이격설치되어, 상기 샤프트부가 삽입 설치되도록 홀이 관통형성되고 회전하는 상기 샤프트부를 지지하는 한 쌍의 지지대부 및 상기 외부날개부의 내부에 각각 구비되어, 몸체 내주면에 상기 샤프트부와 대응되는 수나사산이 형성되어, 상기 샤프트부의 양단을 각각 내부로 수용하는 한 쌍의 로드부를 포함하여 구성되고, 상기 외부날개부는, 상기 모터부에 의하여 상기 샤프트부가 회전함에 따라 상기 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 동체부의 내부에 구비되어, 상기 외부날개부를 상기 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작할 수 있도록 가이드하는 가이드 샤프트부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 외부날개부의 내부에 복수개의 립이 이격 설치되어, 상기 립에 상기 로드부가 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트부는, 상기 내부날개부의 길이방향을 따라 설치되고, 상기 평기어를 기준으로 상기 암나사산의 방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 로드부는, 상기 외부날개부의 길이방향을 따라 각각 설치되고, 상기 동체부를 기준으로 상기 수나사산의 방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트부와 상기 로드부는, 탄소섬유 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기는 메인날개부가 내부날개부와 외부날개부로 구성되고, 외부날개부는 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩하여 내부날개부의 내부로 수용되어 공기 저항을 저감할 수 있고, 휴대 또는 보관 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부날개부의 내부에 복수개의 립이 이격 설치되어, 외부날개부의 강성을 증가할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기계적 구성을 간소화하여 전체적인 중량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 텔레스코픽 날개부를 포함하는 무인 항공기의 전체 구성을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샤프트부의 세부 구성을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터부의 세부 구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지지대부의 세부 구성을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로드부의 세부 구성을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 샤프트부의 세부 구성을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 텔레스코픽 날개부를 포함하는 무인 항공기의 동작 상태를 도시한 사시도.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의　실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 텔레스코픽 날개부를 포함하는 무인 항공기의 전체 구성을 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샤프트부의 세부 구성을 도시한 정면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터부의 세부 구성을 도시한 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지지대부의 세부 구성을 도시한 사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로드부의 세부 구성을 도시한 사시도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 샤프트부의 세부 구성을 도시한 사시도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 텔레스코픽 날개부를 포함하는 무인 항공기의 동작 상태를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기(100)는 동체부(10), 내부날개부(21), 외부날개부(22), 샤프트부(30), 모터부(40), 지지대부(50), 로드부(60)를 포함하여 구성된다.

먼저, 무인 항공기(100)의 중심 부분을 이루는 동체부(10)가 마련된다. 상기 동체부(10)는 일반적인 모양이 유선형으로 공기의 저항을 작게, 수용력을 크게 함과 동시에 아래에서 설명될 내·외부날개부(22)와의 결합부에 생기는 기류의 간섭에 의한 저항을 가급적 작게 하도록 구성된다.

다음으로, 상기 동체부(10)의 양측면으로 연장형성되는 한 쌍의 메인날개부(20)가 구비된다. 한 쌍의 상기 메인날개부(20)는 상기 무인 항공기(100) 전체의 양력을 담당하는 날개로써, 구조가 튼튼하고, 큰 익면하중에 견딜 수 있게 구성된다.

상기 메인날개부(20)는 내부날개부(21)와 외부날개부(22)를 포함하여 구성된다. 상기 내부날개부(21)는 상기 동체부(10)의 양측면으로부터 연장형성되고, 상기 외부날개부(22)는 상기 내부날개부(21)의 외측 방향으로 각각 연장형성된다.

상기 내부날개부(21)는 내부에 공간을 형성하고 있으며, 상기 공간으로 상기 외부날개부(22)가 수용되어 있다가 상기 무인 항공기(100)가 수직 비행모드에서 수평 비행모드로 전환시 상기 내부날개부(21)의 외부로 인출되거나, 휴대 또는 보관시 상기 내부날개부(21)의 내부에 상기 외부날개부(22)를 수용하여 휴대 또는 공간이 최소화되어 보관이 보다 간편해질 수 있다.

도 1 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 외부날개부(22)는 내부에 복수개의 립(23)이 이격 설치되어 있다. 상기 립(23)은 상기 외부날개부(22)의 뼈대로써, 상기 외부날개부(22)의 강성을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 립(23)은 아래에서 설명할 로드부(60)를 수용할 수 있는 홀이 각각 관통형성되어, 상기 로드부(60)가 상기 외부날개부(22)에 견고하게 고정될 수 있도록 지지하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 동체부(10)의 내부에 가이드 샤프트부(70)가 구비된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 샤프트부(70)는 직육면체의 몸체상에 긴 원통상의 바(bar)가 양측면으로부터 연장 형성된다.

상기 가이드 샤프트부(70)의 바(bar)는 상기 내부날개부(21)와 상기 외부날개부(22)의 길이방향을 따라 설치되고, 복수개의 상기 립(23)의 홀에 삽입되면서 상기 외부날개부(22)가 상기 내부날개부(21)의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작할 수 있도록 가이드하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 내부날개부(21)의 내부에 샤프트부(30)가 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트부(30)는 긴 원통형상의 몸체 중앙에 평기어(31)가 형성되고, 상기 평기어(31)를 기준으로 상기 몸체 양단의 외주면에 암나사산(32)이 형성된다.

상기 샤프트부(30)는 한 쌍의 상기 내부날개부(21)의 길이방향을 따라 설치되고, 상기 평기어(31)가 상기 동체부(10)의 내부에 위치하여, 상기 평기어(31)를 기준으로 상기 암나사산(32)의 방향이 서로 반대로 형성된다.

상기 샤프트부(30)는 상기 내부날개부(21)의 내부로 상기 외부날개부(22)가 슬라이딩 이동되도록 가이드하는 역할을 한다.

상기 샤프트부(30)는 탄소섬유 재질로 구성되어, 상기 내부날개부(21)의 중량을 절감할 수 있다.

다음으로, 상기 동체부(10)의 내부에 모터부(40)가 구비된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터부(40)는 직육면체 형상의 몸체에 상기 샤프트부(30)가 설치되도록 홀이 관통 형성된다. 상기 홀은 상기 평기어(31)와 대응되는 형상의 내부기어(41)가 형성된다.

상기 모터부(40)는 상기 내부기어(41)의 내부에 상기 평기어(31)가 삽입 설치되어, 상기 내부기어(41)가 구동하면서 상기 샤프트부(30)에 회전 동력을 전달하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 모터부(40)의 일측에 한 쌍의 지지대부(50)가 구비된다. 상기 지지대부(50)는 상기 모터부(40)의 양단에 각각 이격 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지대부(50)는 판상의 몸체 중앙에 상기 샤프트부(30)가 설치되도록 홀이 관통 형성되고, 상기 홀에 베어링(51)이 각각 구비되어, 회전하는 상기 샤프트부(30)의 외주면을 지지하여, 상기 샤프트부(30)에 원활한 회전력을 제공하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 외부날개부(22)의 내부에 로드부(60)가 각각 구비된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로드부(60)는 상기 샤프트부(30)의 직경보다 큰 원통형상의 몸체로 구성되고, 상기 몸체 내주면에 상기 샤프트부(30)와 대응되는 수나사산(61)이 형성되어, 상기 샤프트부(30)의 양단을 각각 내부로 수용하는 역할을 한다.

상기 로드부(60)는 상기 외부날개부(22)의 길이방향을 따라 설치되고, 상기 동체부(10)를 기준으로 상기 수나사산(61)의 방향이 서로 반대로 형성된다. 따라서, 상기 모터부(40)에 의하여 상기 샤프트부(30)가 회전함에 따라 한 쌍의 상기 외부날개부(22)가 동시에 상기 내부날개부(21)의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작하게 된다.

상기 로드부(60)는 탄소섬유 재질로 구성되어, 상기 외부날개부(22)의 중량을 절감할 수 있다.

상기 구성을 가지는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기(100)의 작용에 대해서 설명하기로 한다.

동체부(10)의 양측면으로 한 쌍의 내부날개부(21)가 연장형성되고, 상기 내부날개부(21)의 외측 방향으로 한 쌍의 외부날개부(22)가 각각 연장형성된다.

한 쌍의 내부날개부(21)의 길이방향을 따라 샤프트부(30)가 설치된다. 상기 샤프트부(30)는 원통형상의 몸체 중앙에 평기어(31)를 구비하고, 상기 평기어(31)를 기준으로 몸체 양단의 외주면에 암나사산(32)이 서로 반대방향으로 각각 형성된다.

그리고, 한 쌍의 외부날개부(22)의 길이방향을 따라 로드부(60)가 각각 설치된다. 상기 로드부(60)는 상기 샤프트부(30)의 직경보다 큰 원통형상의 몸체로 구성되어, 상기 샤프트부(30)를 내부로 수용할 수 있다.

상기 로드부(60)의 내주면은 상기 암나사산(32)과 대응하는 수나사산(61)이 형성되는데, 한 쌍의 상기 로드부(60)의 수나사산(61)의 방향이 서로 반대방향으로 각각 형성된다.

상기 수나사산(61)은 상기 로드부(60)의 내주면 일부분에 각각 형성되는 것이 바람직하다. 상기 로드부(60)의 내주면 전체에 수나사산(61)이 형성되어 있는 것에 비해 저항이 적어서 상기 샤프트부(30)가 상기 로드부(60) 내부로 삽입되어 슬라이딩될 때 힘이 적게 든다.

상기 동체부(10)의 내부에 구비되어 있는 모터부(40)가 구동하게 되면, 상기 모터부(40)의 내부기어(41)가 정방향으로 회전하면서 상기 내부기어(41)와 결합되는 상기 샤프트부(30)도 정방향으로 회전하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트부(30)의 회전방향에 따라 상기 로드부(60)가 구동하면서 상기 외부날개부(22)가 상기 내부날개부(21)의 외부방향으로 슬라이딩 동작하게 된다.

반대로, 상기 모터부(40)의 내부기어(41)가 역방향으로 회전하면서 상기 내부기어(41)와 결합되는 상기 샤프트부(30)도 역방향으로 회전하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트부(30)의 회전방향에 따라 상기 로드부(60)가 구동하면서 상기 외부날개부(22)가 상기 내부날개부(21)의 내부방향으로 슬라이딩 동작하게 된다.

상기 샤프트부(30)와 상기 로드부(60)를 사용하여 암·수 나사체결의 간단한 동작으로 상기 외부날개부(22)가 상기 내부날개부(21)의 내부로 수용되어 공기 저항을 저감할 수 있고, 휴대 또는 보관 공간을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 내부날개부(21)의 내부는 중공부를 형성하고 상기 샤프트부(30)와 상기 로드부(60)를 탄소섬유 재질로 구성하여 전체적인 중량을 최소화하면서, 상기 외부날개부(22)의 내부에 복수개의 립(23)을 일정간격 이격 설치하여 상기 외부날개부(22)의 강성을 증가시킬 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10. 동체부 21. 내부날개부
22. 외부날개부 23. 립
30. 샤프트부 31. 평기어
32. 암나사산 40. 모터부
41. 내부기어 50. 지지대부
60. 로드부 61. 수나사산
70. 가이드 샤프트부

Claims (6)

1. 유선형상의 동체부;
   상기 동체부의 양측면으로 연장형성되는 한 쌍의 내부날개부;
   상기 내부날개부의 외측 방향으로 각각 연장형성되는 한 쌍의 외부날개부;
   상기 내부날개부의 내부에 구비되어, 몸체 중앙에 평기어가 형성되고 상기 평기어를 기준으로 상기 몸체 양단의 외주면에 암나사산이 형성된 샤프트부;
   상기 동체부의 내부에 구비되어, 상기 평기어와 대응되는 형상의 내부 기어가 형성되고 상기 내부 기어가 회전하면서 상기 샤프트부에 동력을 제공하는 모터부;
   상기 모터부의 일측에 이격설치되어, 상기 샤프트부가 삽입 설치되도록 홀이 관통형성되고 회전하는 상기 샤프트부를 지지하는 한 쌍의 지지대부; 및
   상기 외부날개부의 내부에 각각 구비되어, 몸체 내주면에 상기 샤프트부와 대응되는 수나사산이 형성되어, 상기 샤프트부의 양단을 각각 내부로 수용하는 한 쌍의 로드부;를 포함하여 구성되고,
   상기 외부날개부는,
   상기 모터부에 의하여 상기 샤프트부가 회전함에 따라 상기 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작하는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 동체부의 내부에 구비되어, 상기 외부날개부를 상기 내부날개부의 내·외부방향으로 슬라이딩 동작할 수 있도록 가이드하는 가이드 샤프트부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 외부날개부의 내부에 복수개의 립이 이격 설치되어, 상기 립에 상기 로드부가 고정되는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 샤프트부는,
   상기 내부날개부의 길이방향을 따라 설치되고, 상기 평기어를 기준으로 상기 암나사산의 방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 로드부는,
   상기 외부날개부의 길이방향을 따라 각각 설치되고, 상기 동체부를 기준으로 상기 수나사산의 방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 샤프트부와 상기 로드부는,
   탄소섬유 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 텔레스코픽 날개를 포함하는 무인 항공기.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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