KR20160122091A

KR20160122091A - 회전익기 로터를 제어하기 위한 시스템, 그러한 시스템을 구비한 회전익기, 및 관련된 제어 방법

Info

Publication number: KR20160122091A
Application number: KR1020160045063A
Authority: KR
Inventors: 진 바티스트 발라트; 로메오 비즈리
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2016-10-21
Also published as: US20160297519A1; FR3034750B1; EP3081484A1; FR3034750A1; US9963225B2; KR101825572B1; CA2925675C; CA2925675A1; EP3081484B1

Abstract

본 발명은 회전익기 로터(2)를 제어하기 위한 제어 시스템(1), 그러한 제어 시스템(1)을 구비한 회전익기, 및 대응하는 제어 방법에 관한 것이다.
이러한 제어 시스템(1)은
·제어 부재(3)의 움직임 한계에 대응하는 2개의 물리적 받침대 사이에 상기 제어 부재(3)에 관한 적어도 2개의 해체 위치 범위를 규정하기 위한 선택기 수단(4)으로서, 상기 제어 부재(3)의 0인 힘 위치에 대한 적어도 2개의 제1 한계 값 사이에서 제1 위치 범위가 규정되고, 상기 적어도 2개의 제1 한계 값 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 제2 한계 값 사이에서 적어도 하나의 제2 위치 범위가 규정되는 선택기 수단(4); 및
·제1 제어 법칙을 상기 제어 부재(3)의 상기 제1 위치 범위에 할당하고, 제2 제어 법칙을 상기 제어 부재(3)의 상기 제2 위치 범위에 할당하기 위한 제어 수단(5)을 포함하고,
상기 제1 제어 법칙과 상기 제2 제어 법칙은 서로 다르도록 선택된다.

Description

회전익기 로터를 제어하기 위한 시스템, 그러한 시스템을 구비한 회전익기, 및 관련된 제어 방법{A SYSTEM FOR CONTROLLING A ROTORCRAFT ROTOR, A ROTORCRAFT FITTED WITH SUCH A SYSTEM, AND AN ASSOCIATED CONTROL METHOD}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 4월 13일 출원되고 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 FR1500756의 이익(benefit)을 주장한다.

본 발명은 회전익기 로터를 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이러한 제어 시스템은 또한 각도 배향(angular orientation), 즉 메인 로터 또는 테일 로터의 블레이드의 콜렉티브(collective) 피치 및/또는 사이클릭(cyclic) 피치를 수정하는 것을 가능하게 하거나, 실제로는 로터의 블레이드의 자유 단부의 회전 운동에 의해 각각의 순간에 규정된 것과 같은 로터의 평면(plane)의 경사각을 수정하는 것을 가능하게 하기 위해 조정된다.

본 발명은 또한 로터를 제어하기 위한 이와 같은 시스템을 구비한 회전익기와, 제어 부재를 통해 로터를 제어하는 방법에 관한 것이다. 더 나아가 본 출원의 이후 내용 중에서, 조종실에서나 회전익기의 외측으로부터 회전익기에 조종사가 타고 있지 않을 때에는, 조종사에 의해 또는 자동적으로 작동되기에 적합한 임의의 제어 장치를 명시하기 위해, "제어 부재(control member)"라는 용어가 사용된다. 그러므로 이러한 제어 부재는 다양한 형태를 취할 수 있고, 특히 첫 번째로는 사이클릭 피치 또는 콜렉티브 피치에 관해 "조이스틱(joystick)"이라고도 알려진 "미니-스틱(mini-stick)"과 같은 콜렉티브 피치 스틱이나 사이클릭 피치 레버의 형태를 취할 수 있고, 두 번째로는 회전익기의 테일 로터의 블레이드의 피치 각도를 수정하는 역할을 하는 페달(pedal)의 형태를 취할 수 있다.

일반적으로, 제어 시스템은 제어 부재의 움직임 스트로크(stroke)에 관한 2개의 물리적 받침대 사이에 큰 레버 암 및/또는 다량의 이동(travel)을 나타내는 제어 부재를 포함한다. 구체적으로, 어떤 정해진 상황에서는 종래의 스틱의 자유 단부의 스트로크가, 예컨대 수십 센티미터보다 많은 것처럼 매우 클 수 있다.

더 나아가, 그러한 종래의 제어 부재의 경우에서는 일반적으로 위치에 비례하는 한 가지 조종 제어 법칙만이 사용된다. 그러한 상황에서는 스틱의 위치가 일 예로서 회전익기의 로터 평면의 변하지 않는 위치에 대응한다.

그러한 동작 모드는, 특히 제어 부재와 로터가 복수의 크랭크(crank) 로드(rod), 및 스와시 플레이트(swash plate)에 의해 함께 기계적으로 링크(link)되는 기계적 제어 시스템에 관해 구현된다.

그러한 상황에서, 그리고 일 예로서, 스틱의 많은 양의 이동이 로터에 관한 전체 제어 범위를 커버하고, 양호한 감도로 회전익기를 조종하는 것을 가능하게 한다. 스틱의 각각의 움직임에 관해, 로터의 비례하는 움직임이 일어나고, 그 결과로 생기는 회전익기의 응답이 제어 가능하다.

더 나아가, 스틱의 많은 이동은 또한, 큰 제어 힘을 거스르기에 충분한 레버 암이 제공될 수 있게 한다.

그렇지만, 많은 양의 이동으로도, 스틱을 결정된 위치에 유지하기에는 복잡하거나 실제로는 성가신 것이라는 점이 발견될 수 있다. 이는 일반적으로 "트림 유닛(trim unit)"이라고 부르는 보조 장치(assistance device)가 조종사로 하여금 일정한 위치에 스틱을 위치시키고 그러한 위치에 스틱을 유지시키기 위해 보상 힘을 제공하기에 적합한 수단을 허용할 수 있게 하는 이유이다. 회전익기 조종에 특정된 언어에서는 이러한 기능을 "스틱을 고정시키는 것(anchoring the stick)" 또는 실제로는 "힘을 0으로 하는 것(zeroing the forces)"(즉, 스틱 상의 힘들)이라고 부른다.

그러므로 제어 부재 상의 힘을 제한하기 위해서, 전기적이거나 광학적인 제어가 계속해서 개발되어 왔고, 그 예로는 특히 회전익기 로터의 다양한 움직임을 조종하기 위한, 특허 문헌 WO01/87706 및 US2004/0010354에서 설명된 것들이 있고, 더 일반적으로는 차량의 전진(advance)을 제어하기 위한, 특허 문헌 EP2226531에 의해 설명된 것이 있다. 컴퓨터가 스틱의 위치 선정(positioning)에 대한 정보를 받은 다음 비례하는 서보-제어(servo-control)를 제어한다. 그러므로 그러한 전기적 또는 광학적 제어 시스템은, 그것이 제어 부재가 그것이 제어하는 로터로부터 기계적으로 분리될 수 있게 한다는 점에서 유리하다.

그렇지만, 그러한 상황에서는 로터 움직임의 전체 범위를 커버하기 위해, 제어 부재의 이동이 반드시 매우 크게 남아 있어야 한다. 특히, 그것은 기계적인 제어 부재의 이동에 상당하는 것이다. 그러므로 그러한 이동 진폭은 조종실과 그에 대응하는 인간공학의 설계에서 주요 제약조건을 구성한다. 그러므로 많은 양의 이동이 있는 제어 부재는 조종실에서의 양호한 편안함을 보장하는 것을 가능하게 하지 않는다.

더 나아가, 지상에 있을 때 로터에 작용하는 서보-제어의 제어 법칙은 고유한 것이고 항상 위치에 관한 직접적인 법칙으로 구성되는데, 즉 제어 부재의 각각의 위치는 로터의 하나의 위치에 대응한다. 불행히도, 그러한 제어 법칙은 작은 이동을 하는 제어 부재가 역시 로터의 움직임의 전체 범위를 커버하면서 사용될 수 있게 하기에 적절하지 않다.

그러므로 본 발명의 목적은 전술한 한계를 극복하는 것을 가능하게 하는 제어 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 제어 시스템은 또한 로터에 대한 제어의 완전한 범위를 보존하고, 조종시의 양호한 감도를 보장하면서, 회전익기 로터를 제어하기 위한 부재의 이동을 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다. 더 나아가, 본 발명에 따른 제어 시스템은 회전익기의 조종실이 새로운 방식으로 배치될 수 있게 함으로써, 인체 공학적인 조종(piloting) 위치를 보장한다.

그러므로 본 발명은 회전익기 로터를 제어하기 위한 제어 시스템을 제공하고, 이러한 제어 시스템은 회전익기를 조종시 사용하기 위한 적어도 하나의 제어 부재를 포함한다.

본 발명에 따르면, 이러한 제어 시스템은

·제어 부재의 움직임 한계에 대응하는 2개의 물리적 받침대 사이에 제어 부재에 관한 적어도 2개의 해체(disjoint) 위치 범위, 제어 부재의 0인 힘 위치에 대한 적어도 2개의 제1 한계 값 사이에서 규정되는 제1 위치, 및 상기 적어도 2개의 제1 한계 값 중 적어도 하나와 적어도 하나의 제1 한계 값 사이에서 규정되는 적어도 하나의 제2 위치 범위를 규정하기 위한 선택기 수단; 및

·제1 제어 법칙을 제어 부재의 제1 위치 범위에 할당하고, 제2 제어 법칙을 제어 부재의 제2 위치 범위에 할당하기 위한 제어 수단을 포함한다는 점에서 주목할 수 있고, 이 경우 제1 제어 법칙과 제2 제어 법칙은 서로 다르도록 선택된다.

즉, 선택기 수단은 제어 부재의 상이한 부분에 대응하는 적어도 2개의 해체 값 범위가 규정될 수 있게 한다. 제1 위치 범위와 제2 위치 범위는 또한 회전의 적어도 하나의 축에 대한 제어 부재의 자유 단부의 각도 움직임(angular movement)에 대응할 수 있다.

예를 들면 콜렉티브 피치 또는 페달을 제어하는 것과 같이, 제어 부재의 피벗시 앞뒤로의(back-and-forth) 움직임을 번갈아가며 행하기 위해서는, 제1 한계 값들이 개수가 2이고, 제1 위치 범위에 걸쳐 제어 부재의 스트로크에 관한 말단 위치를 구성한다.

더 나아가, 스탠드(stand)에 대한 제어 부재에 관한 2개의 자유도를 가지고 피벗 움직임이 이루어지기 위해서는 제1 한계 값과 제2 한계 값이 각각 개수가 2보다 크다. 이들 한계 값은 3차원 원뿔체의 부분을 형성한다. 제어 부재는 회전익기의 블레이드의 사이클릭 피치를 제어하기 위한 부재의 형태인 것이 유리하다.

그러므로 선택기 수단은 제1 한계 값과 제2 한계 값의 위치를 변화시킴으로써 2개의 위치 범위가 수정될 수 있게 한다. 이러한 식으로, 만족스러운 비행 품질을 얻기 위해서, 회전익기의 성능에 로터의 제어 시스템이 매칭된다.

제어 수단은 제어 부재의 2개의 위치 범위에 별개의 제어 법칙을 할당하는 것을 가능하게 한다. 그러므로 2개의 물리적인 받침대 사이의 제어 부재의 위치의 함수로서, 제1 제어 법칙의 적용과 제2 제어 법칙의 적용시 로터가 조종된다.

유리하게, 제어 시스템은 지지체에서의 회전익기의 착륙된 상태를 식별하는 역할을 하는 모니터(monitor) 수단을 포함할 수 있다.

그러므로 제어 시스템은 모니터링 수단이 회전익기가 착륙된 상태에 있음을 탐지할 때 제1 제어 법칙 및 제2 제어 법칙 중 적어도 하나를 작동시키기에 적합하다.

더 나아가, 착륙된 상태를 식별하는 것을 가능하게 하는 그러한 제어 수단은 회전익기의 적어도 하나의 이착륙장치(undercarriage)에서 지면으로부터의 적어도 하나의 반동력(reaction force)을 식별하기 위해 적어도 하나의 힘 센서를 포함할 수 있다.

그러한 상황에서, 제어 시스템은 착륙된 상태에 있는 회전익기에 대응하는 조종 상태 동안 작동되기에 적합하다. 제1 위치 범위 또는 제2 위치 범위에서의 제어 부재의 위치에 따라, 회전익기가 2개의 제어 법칙 중 하나 또는 나머지 하나를 이용하여 조종될 수 있게 한다.

더 나아가, 위치가 직선형인 타입인 제1 제어 법칙으로는, 제1 위치 범위에서의 제어 부재의 각각의 위치가 로터의 평면의 위치에 대응할 수 있다.

즉, 제1 제어 법칙에서는 제어가 제어 부재의 위치의 함수로서 로터의 위치에 직접 작용한다. 그러므로 제어 부재의 현재 위치와 힘이 0인 위치 사이의 동일한 차이는 항상 로터 평면의 현재 위치와 그것의 기준 위치 사이의 동일한 차이에 대응한다.

로터의 블레이드의 팁(tip)에 의해 묘사된 평면을 의미하기 위해 "로터의 평면(plane of the rotor)"이라는 용어가 사용되는 점을 알아야 한다. 그러한 평면은 또한 로터 원뿔체의 기울기 축(tilt axis)에 대해 규정되고 수직으로 배치된다. 이러한 원뿔체는 회전하는 동안 로터의 블레이드가 후속하는 경로에 대응한다.

실제로, 속도에 있어서 선형인 타입인 제2 제어 법칙을 가지고, 제2 위치 범위에서의 제어 부재의 각각의 위치는 로터 평면의 기울기 속도에 대응할 수 있다. 또한, 제어 부재의 현재 위치와, 제2 위치 범위의 경계 중 하나를 규정하는 제1 한계 사이의 차이가 로터의 평면의 기울기 속도에 대응한다. 그러한 차이는 절대값 측면에서 고려되고, 그 결과 본질적으로 양의 값(positive)이다. 이러한 차이는 제어 부재가 0인 힘 위치에 대해 움직여지는 방향에 따라 그 자체가 양이거나 음일 수 있는 로터 평면의 기울시 속도와 연관된다. 더 나아가, 로터의 기울기 속도는 로터 평면의 위치의 시간 미분 계수에 대응한다는 점을 알아야 한다.

그러므로 제2 제어 법칙은 로터 샤프트에 수직인 평면에 대응하는 구동(drive) 평면에 대한 로터 평면의 기울기 속도에 작용한다. 그러므로 그러한 제2 제어 법칙은 제어 부재의 작은 편향(deflection)으로 전체 제어 범위를 커버하기에 특히 적합하다.

구체적으로는 특별한 일 실시예에서, 제2 한계 값은 제어 부재의 2개의 물리적 받침대 중 하나와 일치할 수 있다.

그러한 상황에서, 제어 시스템은 2개의 위치 범위만을 선택할 수 있게 한다. 더 나아가, 제2 위치 범위는 제1 위치 범위와 제어 부재의 물리적 받침대 사이에서 연장한다.

유리하게, 제어 부재의 제2 위치 범위는 2개의 범위 부분을 포함할 수 있고, 이러한 범위 부분 각각은 제1 범위의 제1 한계 값 중 하나와 제2 한계 값 사이에서 규정되며, 제2 위치 범위의 2개의 부분은 제어 부재의 제1 위치 범위의 각각의 사이드(side) 상에 배치된다.

즉, 제어 부재에 관한 2개의 움직임 방향에 대응하는 2개의 제1 한계 값을 넘어, 제2 위치 범위의 한 부분이 존재한다. 그러므로 제2 위치 범위는 제어 부재의 0인 힘 위치로부터 2개의 반대 방향으로 명확히 이격되어 있는 위치에 대응한다.

유리한 일 실시예에서, 제어 시스템은 구동 평면에 대한 로터의 평면의 기준 위치를 수정하기에 적합한 조정 수단을 포함할 수 있고, 그러한 기준 위치는 제어 부재가 힘이 0인 위치에 있을 때, 로터의 경사 각도에 대응한다.

이러한 식으로, 조종사는 제어 부재의 적절한 위치를 변경하지 않고 우수한 감도를 가지고 로터의 기준 위치를 변경할 수 있다. 일반적으로, 그러한 조정 수단은 스틱의 자유 단부에 가깝게 배치되는 2개의 자유도를 가지고 피벗시 움직여질 수 있는 작은 융기된 부분(intrinsically)의 형태를 가진다. 그러한 조정 수단은 제어 부재를 붙잡고 있는 손의 엄지손가락을 이용하여 조종사에 의해 유리하게 작동된다.

실제로, 제어 부재는 돌출부의 자유 단부와, 스탠드에 대한 회전 운동을 위해 적어도 1개의 자유도를 돌출부에 주는 힌지(hinge) 사이에 30㎝ 미만의 길이를 가지는 돌출부를 포함할 수 있다.

그러한 길이를 가지는 돌출부는 제어 부재가 조종실에서 인체 공학적으로 위치할 수 있게 하기 위해 잘 최적화된다. 더 나아가, 그러한 길이는 적어도 2개의 반대 방향으로 돌출부의 충분한 이동을 가지고 양호한 조종 감도를 보장하는 것을 가능하게 한다.

더 나아가, 그리고 특별한 일 실시예에서는 힌지가 스탠드에 대해서 돌출부에 피벗시 2개의 자유도를 부여할 수 있고, 돌출부에 의해 묘사된 적어도 2개의 해체 위치 범위가 상이한 각도가 있는 원뿔 모양을 할 수 있으며, 제1 한계 값이 제1 범위의 제1 원뿔의 각도를 형성하고, 제2 한계 값이 제2 범위를 형성하는 속이 빈 제2 원뿔의 외각을 형성한다.

즉, 돌출부는 회전익기의 사이클릭 피치를 제어하기 위해 스틱 또는 미니-스틱(mini-stick)과 같은 제어 부재를 형성할 수 있다. 그러한 상황에서는 스틱이 그러한 스틱에 의해 묘사된 제1 원뿔과 제2 원뿔에 관한 회전 축을 형성하는 스틱의 세로 방향에 또한 수직인 2개의 서로 수직인 축을 중심으로 피벗하기에 적합하다. 그러므로 스틱의 제1 위치 범위는 중간 위치쯤에 중심이 있는 제1 원뿔을 구성한다. 스틱의 제2 위치 범위는 제1 위치 범위의 원뿔과 동일한 정점(vertex)을 가지는 속이 빈 원뿔을 형성하지만, 오로직 제1 위치 범위 외면에만 위치한다. 즉, 제2 위치 범위에서의 속이 빈 부분은 사이클릭 피치 스틱에 관한 제1 위치 범위에 의해 형성된다.

본 발명은 또한 그것이 위에서 설명된 것과 같은 제어 시스템을 포함한다는 점에서 주목할 수 있는 회전익기를 제공한다.

본 발명은 또한 제어 시스템이 제어 부재의 위치의 제1 범위에 대해서는 제1 제어 법칙을, 그리고 제어 부재의 위치의 제2 범위에 대해서는 특히 제2 제어 법칙을 구현하는 역할을 하는 회전익기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 제어 부재를 통해 회전익기의 로터를 제어하는 방법을 제공한다. 그러한 제어 방법은,

·상기 제어 부재의 적어도 2개의 다른 위치 범위를 규정하는 것으로서, 제어 부재의 힘이 0인 위치 근처에서의 적어도 2개의 제1 한계 값 사이에서 제1 위치 범위가 규정되고, 상기 적어도 2개의 제1 한계 값 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 제2 한계 값 사이에서 적어도 하나의 제2 위치 범위가 규정되는 것; 및

·상기 제어 부재의 상기 제1 위치 범위에는 제1 제어 법칙을, 그리고 상기 제어 부재의 상기 제2 위치 범위에는 제2 제어 법칙을 할당하는 것으로 이루어지는 단계들을 포함한다는 점에서 주목할 수 있고, 이 경우 상기 제1 제어 법칙과 상기 제2 제어 법칙은 서로 다르도록 선택된다.

즉, 본 발명에 따른 방법은 계속해서 각 범위에 상이한 제어 법칙을 할당하도록 제어 부재의 상이한 위치 범위를 구별하는 것을 가능하게 한다. 그러므로 적어도 2개의 제1 한계 값 사이의 제1 위치 범위와 또한 2개의 제1 한계 값 및 제2 한계 값 중 하나 사이의 제2 위치 범위 모두가 규정된다.

더 나아가, 그러한 위치 범위는 그것들 사이에 어떠한 가능한 중첩(overlap)도 존재하지 않도록 서로 해체된다.

유리하게, 지지체 상의 회전익기의 착륙된 상태를 식별하는 것으로 이루어지는 단계를 포함할 수 있다.

그러므로 이러한 방법에서는, 로터의 제어 법칙이 회전익기가 착륙된 상태 또는 비행 중인지의 함수로서 조정될 수 있다.

더 나아가, 특별한 일 구현예에서는 회전익기를 조정하기 위해 비행 중에 사용된 제어 법칙은 회전익기가 착륙된 상태에 있음이 식별될 때 비활성화될 수 있다.

특별한 일 구현예에서는, 제1 제어 법칙이 위치에 있어서 선형적인 타입의 것일 수 있고, 이 경우 제1 위치 범위에서의 제어 부재의 각각의 위치는 로터의 평면의 위치에 대응한다.

즉, 제1 제어 법칙은 로터의 샤프트에 수직인 구동 평면에 대한 로터의 블레이드의 팁(tip)에 의해 묘사된 평면의 각도 위치를 제어하는 것을 가능하게 한다. 또한, 제1 제어 법칙으로는, 항공기가 로터의 위치의 함수로서 목표물(target)에 도달하는 전략(strategy)으로 조종된다.

더 나아가, 제2 제어 법칙은 속도에 있어서 선형적인 타입의 것이고, 이 경우 제2 위치 범위에서의 제어 부재의 각각의 위치는 로터의 평면의 기울기 속도에 대응할 수 있다.

그러한 상황에서는 제2 제어 법칙이 로터의 블레이드의 팁에 의해 묘사된 평면의 각도 기울기 속도가 로터의 샤프트에 수직인 구동 평면에 대해 제어될 수 있게 한다. 또한, 이러한 제2 제어 법칙으로, 항공기는 로터의 평면의 기울기 속도의 함수로서 목표물에 도달하는 전략으로 조종된다.

실제로는 적어도 하나의 제2 한계 값이 제어 부재의 물리적 받침대와 일치하는 방식으로 선택될 수 있다.

즉, 제2 위치 범위는 제어 부재의 물리적 받침대와 제1 한계 값 중 하나 사이에서 연장한다. 그러므로 본 발명에 따른 방법은 제어 부재에 관한 2개의 위치 범위를 규정하는 것을 가능하게 한다.

유리하게, 제어 부재의 제2 위치 범위에 관해 2개의 제2 한계 값이 규정될 수 있고, 2개의 범위 부분에 의해 제어 부재의 제2 위치 범위가 형성될 수 있으며, 2개의 범위 부분은 제어 부재의 제1 위치 범위의 각각의 사이드 상에 배치된다.

그러한 상황에서, 본 발명의 방법은 단일 축을 따라 2개의 반대 방향으로 제2 위치 범위를 규정하는 것으로 이루어진다. 제1 위치 범위는 제2 위치 범위의 2개의 부분 사이의 중앙 범위를 구성한다.

본 발명과, 본 발명의 장점은 예시를 통해, 그리고 첨부 도면을 참조하여 주어지는 실시예의 후속하는 설명으로부터 더 상세히 드러난다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예에서 제어 부재를 포함하는 제어 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예에서 제어 부재의 측면도.
도 3 및 도 4는 도 2의 제1 실시예에 따른 제어 부재에 관한 2개의 방식(scheme)에 대응하는 위치의 범위의 상이한 그래픽 표현을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예에서의 제어 부재의 사시도.
도 6 및 도 7은 도 5의 제2 실시예에 따른 제어 부재에 대응하는 위치의 범위의 상이한 그래픽 표현을 보여주는 도면.

전술한 바와 같이, 본 발명은 회전익기 로터를 제어하는 시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 것처럼, 그러한 제어 시스템(1)은 다양한 형태, 특히 스틱, 미니-스틱, 조이스틱, 또는 페달의 형태일 수 있는 적어도 하나의 제어 부재(3)를 포함한다. 그러한 제어 부재(3)는 회전익기의 메인 로터 및/또는 테일 로터의 블레이드의 콜렉티브 피치 및/또는 사이클릭 피치를 제어하는 역할을 한다. 아래에서, 설명은 단순화하기 위해, 이들 가능성 중 하나 또는 다른 것에 제한되지 않으면서, 단지 로터(2)에 대한 참조가 이루어진다.

더 나아가, 그러한 제어 시스템(1)은 또한 제어 부재(3)에 관한 해체 위치 범위를 규정하는 역할을 하는 선택기 수단(4)을 포함한다. 제1 위치 범위는 일반적으로 제어 부재(3) 상의 힘이 낮거나 0인 제어 부재에 관한 힘이 0인 위치를 포함한다. 위치의 제2 범위는 제어 부재의 힘이 0인 위치와는 멀리 떨어져 있고, 제어 부재(3)의 물리적 받침대 근처에 있거나 그러한 물리적 받침대를 포함한다.

또한, 제어 시스템(1)은 제어 부재(3)의 2개의 위치 범위 각각에 서로 다른 제어 법칙을 부여하기에 적합한 제어 수단(5)을 포함한다.

마지막으로, 제어 시스템(1)은 회전익기의 착륙된 상태를 식별하는 역할을 하는 모니터 수단(6)을 포함한다. 그러한 모니터 수단은 일반적으로 회전익기의 랜딩 기어(landing gear) 상의 지면의 합력(resultant force)을 식별하기에 적합한 센서를 통합한다. 일 예로서, 본 출원인에 의해 판매된 회전익기의 범위에 있어서, 그러한 회전익기의 착륙된 상태는 수천 뉴튼(Newton)으로 측정된 힘에 대응한다.

도시된 것처럼, 그리고 일 예로서, 그러한 제어 시스템(1)은 로터 샤프트(7)에 수직인 구동 평면(P_E)에 대한 로터(2)의 평면(P_R)의 기울기 각도를 수정하는 역할을 한다. 로터(2)의 평면(P_R)은 기준 위치(P_RO)를 가지고, 조종사가 로터(2)로 하여금 기울어지게 할 수 있는 제어 부재(3)을 작동시킬 때, 회전익기가 방향을 바꾸는 것 및/또는 회전익기의 이동 속도를 수정하는 것을 가능하게 한다.

도 5에 도시된 것처럼, 그리고 제2 실시예에서는 제어 부재(3)가 로터의 블레이드의 사이클릭 피치를 제어하기 위한 스틱 또는 미니-스틱의 형태를 가질 수 있다.

그렇지만, 도 2에 도시된 것과 같은 제1 실시예에서는, 제어 부재(13)가 로터의 콜렉티브 피치를 제어하기에 적합할 수 있다. 그러한 상황에서는 제어 부재(13)가 스탠드(16)에 대해 회전 운동하기 위한 1개의 자유도를 돌출부(8)에 제공하는 힌지(10)를 가진다. 그러한 힌지(10)는 돌출부(8)의 자유 단부(9)가 제어 부재(13)의 힘이 0인 위치에 대해 각도(α)를 통해, 그리고 스탠드(16)가 고정되는 평면에 실질적으로 수직인 평면에서의 회전 움직임을 묘사할 수 있게 한다.

제1 실시예에서, 돌출부(8)는 로터에 관한 콜렉티브 피치 레버를 형성할 수 있다. 그러한 상황에서, 돌출부(8)의 자유 단부(9)는 동일한 호를 따라 2개의 반대 방향으로 움직일 수 있다.

도 3에 도식적으로 도시된 것처럼, 제1 방식에서는 제어 부재(13)의 위치가 스탠드(16)에 대한 제어 부재(13)의 각도에 있어서의 변화를 나타내는 수평 가로 좌표축을 따라 도면에 기입된 각도(α)에 관한 값들에 대응할 수 있다. 그러므로 도시된 것처럼 제어 부재(13)의 전체 스크로크에 걸쳐, 서로 다른, 즉 어떠한 중첩도 가지지 않는 2개의 위치 범위(P₁, P₂)를 규정하는 것이 가능하다.

제1 범위(P₁)는 2개의 제1 한계 값(α₁) 사이에 놓이고, 제어 부재(13)에 관한 힘이 0인 위치(α₀)를 포함한다. 이 실시예에서의 제2 범위(P₂)는 제1 범위(P₁)의 어느 일 측에 배치된 2개의 범위 부분으로 구성된다. 제2 범위(P₂)의 각각의 부분은 제1 한계 값(α₁)과 제2 한계 값(α₂) 사이에 놓인다. 도시된 것처럼, 제어 부재(13)는 또한, 도시된 것처럼 제1 한계 값 및 제2 한계 값 중 어느 것과도 일치할 필요가 없는 위치의 2개의 물리적 받침대(α_B)를 가진다.

그에 반해, 도 4에 도시된 것과 같은 제2 방식에서는, 제어 부재(13)의 물리적 받침대가 각각의 위치 범위에 관한 제1 한계 값 및 제2 한계 값에 대응되게 하는 것이 또한 가능하다.

구체적으로, 제1 위치 범위(P₁₁)의 2개의 제1 한계 값(α₁₁) 중 하나는 2개의 물리적 위치 받침대(α_B) 중 하나에 대응할 수 있다. 마찬가지로, 제2 위치 범위(P₁₂)의 2개의 제2 한계 값(α₁₂)은 나머지 물리적 위치 받침대(α_B)와 대응할 수 있다.

더 나아가, 그러한 상황에서는 제2 범위(P₁₂)는 단일 피스(piece)인 상태로 되어 있는데, 즉 제어 부재(13)의 힘이 0인 위치(α₀)를 통합하는 제1 범위(P₁₁)의 어느 일 측에 배치된 복수의 부분으로 다시 나누어지지 않는다.

전술한 바와 같이, 그리고 도 5에 도시된 것처럼, 제어 시스템(11)은 회전익기 로터의 블레이드의 사이클릭 피치를 제어하기 위한 제어 부재(23)를 포함할 수 있다. 그러한 제어 부재(23)는 2개의 자유도를 가지고 스탠드(26)에 대해 회전 운동이 가능한 돌출부(18)를 포함한다. 그러므로 그러한 돌출부(18)는 로터의 블레이드의 사이클릭 피치를 제어하기 위한 스틱 또는 미니-스틱을 형성한다.

그러므로 힌지(20)의 회전 축들은 평면(xOy)에 놓이고, 그것들은 서로 수직이다. 그러한 돌출부(18)는 제어 부재(23)의 상이한 위치 및 돌출부(18)의 자유 단부(19)가 뒤에 오는 상이한 경로를 나타내는 2개의 각도(α,β)를 가지고 자유롭게 피벗한다. 그러한 상황에서는 제어 부재(23)의 위치가 좌표(α,β)에 의해 규정될 수 있다. 따라서, 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 제어 부재(23)의 위치의 그래픽 표현은 제어 부재의 각도 변화(α)를 나타내는 가로좌표 축과 제어 부재의 각도 변화(β)를 나타내는 세로좌표 축이 있는 영역으로 구성된다.

그러한 상황에서, 제어 부재의 위치의 한계 값과, 적어도 2개의 위치 범위가 규정되게 하는 것은 회전의 원뿔형 몸체를 형성한다.

그렇지만, 도 6에 도시된 것처럼 해체되지만 나란히 놓아지고, 부재의 위치 범위(P₂₁, P₂₂)를 표현하는 표면의 형태로, 제어 부재(23)의 다양한 위치의 그래픽 표현을 제공하는 것이 더 분명하다.

그러므로 도시된 것처럼, 제1 범위(P₂₁)를 표현하는 표면은 축(α,β)을 따라 각각 제어 부재(23)의 위치에 관한 제1 한계 값에 대응하는 반경(α₂₁ 또는 β₂₁)을 가지는 중심의 디스크의 형태로 되어 있다. 마찬가지로, 제2 범위(P₂₂)를 표현하는 표면은 중심이 O이고, 각각 제1 범위에 관한 제1 한계 값과 제2 범위에 관한 제2 한계 값에 대응하는 α₂₁과 α₂₂ 사이에 있는 반경을 가지는 원형 고리(ring)의 형태로 되어 있다.

물론, 도 7에 도시된 것처럼, 2개의 다른 축에 대응하는 제1 한계 값들(α₃₁, β₃₁)은 반드시 서로 같을 필요는 없다. 따라서, 제1 범위(P₃₁)를 표현하는 표면은 중심이 O인 타원의 형태를 가질 수 있다. 그러한 상황에서는 제1 한계 값(α₃₁)이 제1 한계 값(β₂₁)보다 작다.

더 나아가, 제2 영역(P₃₂)을 표현하는 표면은 그것의 윤곽의 중심이 제1 범위(P₃₁)를 표현하는 표면의 중심과 일치하지 않을 때, 임의의 비대칭적 모양을 가진다. 그러한 구성에서는 제1 한계 값(α₃₁) 중 하나가 제2 한계 값(β₃₂)과 일치한다. 그렇지만, 다른 제2 한계 값(β₃₂)은 반대쪽 제1 한계 값(α₃₁)보다 크다. 더 나아가, 그리고 도시된 것처럼, 이러한 제2 한계 값(β₃₂)은 제어 부재(23)의 물리적 받침대와 일치할 수 있다.

도 7에 도시된 것처럼, 제어 부재(23)의 다양한 위치의 그래픽 표현은 제1 표면 및 제2 표면으로부터 해체되는 제3 표면을 포함할 수 있고, 이러한 제3 표면은 제어 부재(23)에 관한 제3 위치 범위(P₃₁)를 표현하는 것이다.

도시된 것처럼 그리고 제2 표면에 관한 위 설명과 같이, 이러한 제3 표면은 제2 한계 값(β₃₂)과, 이 예에서는 물리적 받침대(β_B)와 일치하는 제3 한계 값(β₃₃) 사이에 있다.

그러한 표면은, 그것이 축(β)을 따른 하나의 방향으로만 연장하고, 축(α)을 따라 존재하는 제3 한계 값(α₃₃)이 제어 부재(23)의 제2 위치 범위(P₃₂)의 제2 한계 값(α₃₂)과 일치하기 때문에, 초승달 모양을 가진다.

더 나아가 그리고 도 5에 도시된 것처럼, 제어 부재(23)는 돌출부(18)의 자유 단부(19)에 배치된 조정 수단(17)을 포함할 수 있다.

그러한 조정 수단(17)은 제어 부재의 고정(anchor) 위치가 큰 정확도로 조정될 수 있게 한다. 그러한 조정은 일반적으로 조종사의 엄지손가락을 이용하여 이루어지고, 큰 제어 감도를 제공한다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 있어서 다수의 변형을 거칠 수 있다. 비록 몇몇 실시예가 위에서 설명되었지만, 모든 가능한 실시예를 빠짐없이 확인하는 것은 생각할 수 없다는 것이 바로 이해될 것이다. 본 발명의 범위를 넘어서지 않으면서 설명된 수단 중 임의의 것을 동등한 수단으로 대체하는 것을 예상하는 것도 물론 가능하다.

Claims

회전익기 로터(2)를 제어하기 위한 제어 시스템(1, 11)으로서,
상기 제어 시스템(1, 11)은 회전익기(2)를 조종시 사용하기 위한 적어도 하나의 제어 부재(3, 13, 23)를 포함하고, 상기 제어 시스템(1, 11)은,
·상기 제어 부재(3, 13, 23)의 움직임 한계에 대응하는 2개의 물리적 받침대(α_B, β_B) 사이의 제어 부재(3, 13, 23)에 관한 적어도 2개의 해체(disjoint) 위치 범위((P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁) 및 (P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂))를 규정하기 위한 선택기 수단(4)으로서, 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 0인 힘 위치(α_O, 0)에 대한 적어도 2개의 제1 한계 값(α₁, α₁₁, α₂₁, α₃₁, β₁, β₂₁, β₃₁) 사이에서 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)가 규정되고, 상기 적어도 2개의 제1 한계 값(α₁, α₁₁, α₂₁, α₃₁, β₁, β₂₁, β₃₁) 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 제2 한계 값(α₂, α₁₂, α₂₂, α₃₂, β₂, β₂₂, β₃₂) 사이에서 적어도 하나의 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)가 규정되는 선택기 수단(4); 및
·제1 제어 법칙을 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)에 할당하고, 제2 제어 법칙을 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)에 할당하기 위한 제어 수단(5)을 포함하고,
상기 제1 제어 법칙과 상기 제2 제어 법칙은 서로 다르도록 선택되는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제어 시스템(1, 11)은 지지체 상의 회전익기의 착륙된 상태를 식별할 수 있게 하는 모니터 수단(6)을 포함하는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 제어 법칙은 위치에 있어서 선형적인 타입이고, 상기 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)에서의 제어 부재(3, 23)의 각각의 위치는 상기 로터(2)의 평면(P_R)의 위치에 대응하는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제2 제어 법칙은 속도에 있어서 선형적인 타입이고, 상기 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)에서의 제어 부재(3, 23)의 각각의 위치는 로터(2)의 평면(P_R)의 기울기 속도에 대응하는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
적어도 하나의 제2 한계 값(α₁₂)이 제어 부재(13)의 2개의 물리적 받침대(α_B) 중 하나와 일치하는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제2 위치 범위(P₂, P₂₂, P₃₂)는 2개의 범위 부분을 포함하고, 상기 2개의 범위 부분 각각은 제1 위치 범위(P₁, P₂₁, P₃₁)의 적어도 2개의 제1 한계 값(α₁, α₂₁, α₃₁, β₁, β₂₁, β₃₁) 중 하나와, 적어도 하나의 제2 한계 값(α₂, α₂₂, α₃₂, β₂, β₂₂, β₃₂) 중 하나 사이에서 규정되며, 상기 제2 위치 범위(P₂, P₂₂, P₃₂)의 2개의 제2 부분은 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제1 위치 범위(P₁, P₂₁, P₃₁)의 각각의 사이드(side)에 배치되는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
제어 시스템(11)은 구동 평면(P_E)에 대한 로터(2)의 평면(P_R)의 기준 위치(P_RO)를 수정하기에 적합한 조정 수단(17)을 포함하고, 상기 기준 위치(P_RO)는 제어 부재(23)가 힘이 0인 위치(O)에 있을 때 로터(2)의 경사 각도에 대응하는, 제어 시스템.
제1 항에 있어서,
제어 부재(13, 23)는 돌출부(8, 18)를 포함하고, 상기 돌출부(8, 18)는 상기 돌출부(8, 18)의 자유 단부(9, 19)와, 스탠드(16, 26)에 대한 회전 운동을 위해 적어도 1개의 자유도를 상기 돌출부(8, 18)에 주는 힌지(10, 20) 사이에서 30㎝ 미만인 길이를 가지는, 제어 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 힌지(20)는 스탠드(26)에 대한 회전 운동을 위해 상기 돌출부(18)에 2개의 자유도를 부여하고,
상기 돌출부(18)에 의해 묘사된 적어도 2개의 해체 위치 범위((P₂₁, P₃₁) 및 (P₂₂, P₃₂))는 상이한 각도를 지닌 원뿔체의 형태를 가지며, 적어도 2개의 제1 한계 값(α₂₁, α₃₁, β₂₁, β₃₁)이 제1 범위(P₂₁, P₃₁)를 형성하는 제1 원뿔체의 각도를 형성하고, 적어도 1개의 제2 한계 값(α₂₂, α₃₂, β₂₂, β₃₂)이 제2 범위(P₂₂, P₃₂)를 형성하는 속이 빈 제2 원뿔체의 외각을 형성하는, 제어 시스템.
제1 항에 따른 적어도 하나의 제어 시스템(1, 11)을 포함하는 회전익기.
제어 부재(3, 13, 23)에 의해 회전익기 로터(2)를 제어하는 방법으로서,
·상기 제어 부재(3, 13, 23)의 적어도 2개의 다른 위치 범위((P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁) 및 (P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂))를 규정하는 단계로서, 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 힘이 0인 위치(α_O, 0) 근처에서의 적어도 2개의 제1 한계 값(α₁, α₁₁, α₂₁, α₃₁, β₁, β₂₁, β₃₁) 사이에서 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)가 규정되고, 상기 적어도 2개의 제1 한계 값(α₁, α₁₁, α₂₁, α₃₁, β₁, β₂₁, β₃₁) 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 제2 한계 값(α₂, α₁₂, α₂₂, α₃₂, β₂, β₂₂, β₃₂) 사이에서 적어도 하나의 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)가 규정되는 단계; 및
·제1 제어 법칙을 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 상기 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)에 할당하고, 제2 제어 법칙을 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 상기 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)에 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 제어 법칙과 상기 제2 제어 법칙은 서로 다르도록 선택되는, 제어 방법.
제11 항에 있어서,
상기 방법은 지지체 상의 회전익기의 착륙된 상태를 식별하는 것으로 구성되는 단계를 포함하는, 제어 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제1 제어 법칙은 위치에 있어서 선형적인 타입이고, 상기 제1 위치 범위(P₁, P₁₁, P₂₁, P₃₁)에서의 제어 부재(3, 23)의 각각의 위치는 상기 로터(2)의 평면(P_R)의 위치에 대응하는, 제어 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제2 제어 법칙은 속도에 있어서 선형적인 타입이고, 상기 제2 위치 범위(P₂, P₁₂, P₂₂, P₃₂)에서의 제어 부재(3, 23)의 각각의 위치는 로터(2)의 평면(P_R)의 기울기 속도에 대응하는, 제어 방법.
제11 항에 있어서,
적어도 하나의 제2 한계 값(α₁₂)이 제어 부재(13)의 물리적 받침대(α_B)와 일치하는 방식으로 선택되는, 제어 방법.
제11 항에 있어서,
제2 한계 값(α₂, α₂₂, α₃₂, β₂, β₂₂, β₃₂)은 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제2 위치 범위(P₂, P₂₂, P₃₂)에 대해서 규정되고,
상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제2 위치 범위(P₂, P₂₂, P₃₂)가 2개의 범위 부분에 의해 형성되며,
상기 2개의 범위 부분은 상기 제어 부재(3, 13, 23)의 제1 위치 범위(P₁, P₂₁, P₃₁)의 각각의 사이드(side)에 배치되는, 제어 방법.