KR20170066567A - 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템 및 방향 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 항공 및 지상 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템 및 방향 제어 방법 Download PDF

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스테판 클레인
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아에로모빌, 에스.알.오.
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Abstract

지상 및 항공 운송용 하이브리드 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템이 제공된다. 차량은 조향 기구에 연결된, 지상 작동에서 사용하기 위한 적어도 하나의 조향 가능한 휠과, 가동 제어면을 갖는 날개, 그리고 적어도 하나의 가동 제어면을 갖는 꼬리를 갖는다. 방향 제어 시스템은 일단부에 제1 제어 입력부를 갖고, 조향 기구에 링크된 제1 샤프트와, 제1 샤프트를 통해 연장되고, 제1 샤프트와 독립적으로 회전 가능하며 제1 샤프트에 대해 슬라이드 가능한 제2 샤프트를 포함한다. 제2 샤프트는 일단부에 있는 제2 제어 입력부, 날개에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 회전 운동을 전달하도록 구성된 제1 연결 장치, 및 꼬리에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 축방향 운동을 전달하도록 구성된 제2 연결 장치를 포함한다.

Description

하이브리드 항공 및 지상 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템 및 방향 제어 방법{A DIRECTIONAL CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR A HYBRID AIR AND GROUND TRANSPORTATION VEHICLE}
본 발명은 일반적으로 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지상 운송용 차량(예컨대, 자동차)과 항공 운송용 차량(예컨대, 항공기)은 여러 해 동안 존재해 왔다. 최근에는, 다른 카테고리의 운송 차량 - 항공 및 통상의 지상 이용 모두를 하나로 완전히 겸용하는 하이브리드 차량 - 을 개발하고자 하는 노력이 증가해 왔다.
그러한 한가지 하이브리드 차량은 국제 공개 공보 WO 제2007/114877호("WO '877")에 설명된 “테라푸지아 트랜지션(Terrafugia Transition)”이다. WO '877 공보는, 4개의 휠 섀시 및 절첩식 날개가 장착된, 자동차이면서 2인용 항공기이기도 한 차량을 개시한다. 지상에서의 엔진의 출력은 전방 액슬로 전달되고, 휠은 종래의 핸들로 조향되며, 공중에서는 엔진이 차량 동체 후방에 위치 설정된 프로펠러를 회전시킨다. 비행 중에, 차량은 종래의 제어 컬럼 또는 스틱에 의해 제어된다.
“에어로모빌(AeroMobil)”은 국제 공개 공보 WO 제2013/032409호("WO '409")에 설명된 다른 하이브리드 차량이다. WO '409도 또한, 지상 조향은 핸들 및 제어부에 의해 이루어지고, 공중에서는 제어 컬럼 또는 스틱으로 이루어지는 하이브리드 차량을 개시한다.
지상 및 항공 작동을 위한 별도의 제어 시스템(예컨대, 조향 힐 및 제어 컬럼)을 갖는 것은 다양한 이유로 불리할 수 있다. 예컨대, 별도의 제어 시스템을 갖추면, 차량 설계의 복잡성이 증가하고 일반적으로 부족한 기내의 과도한 공간을 활용할 수 있다. 또한, 이착륙 동안에, 차량이 이륙 중에 지상에서 들어올려지거나 착륙 중에 터치다운할 때에 차량의 운전자는 한 제어 시스템에서 다른 제어 시스템으로 빠르게 전환해야 한다. 다양한 이유로 한 시스템(예컨대, 핸들)에서 다른 시스템(예컨대, 제어 컬럼)으로 빠르게 전환하기란 어려울 수 있다. 예컨대, 제어부 사이의 거리, 제어부의 배향 및 제어부 모드로 인해 운전자가 시스템 간을 전환하기가 더 어려워 질 수 있다.
이러한 문제에 대한 해결책은, 운전자가 사용 시에 쉽게 전환할 수 있도록 2개의 제어 시스템을 근접하게 배치할 수 있는 시스템을 제공한다.
일양태에서, 본 발명은 지상 및 항공 운송용 하이브리드 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템에 관한 것이다. 차량은 조향 기구에 연결된, 지상 작동에서 사용하기 위한 적어도 하나의 조향 가능한 휠과, 가동 제어면을 갖는 날개, 그리고 적어도 하나의 가동 제어면을 갖는 꼬리를 갖는다. 방향 제어 시스템은 일단부에 제1 제어 입력부를 갖고, 조향 기구에 링크된 제1 샤프트와, 제1 샤프트를 통해 연장되고, 제1 샤프트와 독립적으로 회전 가능하며 제2 샤프트에 대해 슬라이드 가능한 제2 샤프트를 포함한다. 제2 샤프트는 일단부에 있는 제2 제어 입력부, 날개에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 회전 운동을 전달하도록 구성된 제1 연결 장치, 및 꼬리에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 축방향 운동을 전달하도록 구성된 제2 연결 장치를 포함한다. 제1 제어 입력부는 핸들일 수 있고, 제2 제어 입력부는 핸들 또는 요크(yoke)일 수 있다. 제1 샤프트는 이 제1 샤프트에 부착된 커넥터를 더 포함할 수 있다. 커넥터는 제1 샤프트의 외면으로부터 수직하게 외향 연장되는 부재를 포함할 수 있다. 제2 샤프트는 반경방향 제1 연결 장치, 축방향 제2 연결 장치 및 구속 디바이스를 포함할 수 있다. 반경방향 제1 연결 장치는 제2 샤프트의 외면으로부터 수직으로 외향 연장되는 부재를 포함할 수 있다. 축방향 제2 연결 장치는 제2 샤프트의 하단에 부착된 피봇 장착 브라켓을 포함할 수 있다. 보조익 연결 시스템은 복수 개의 상호 연결 스윙 링크(swing-link)와 각도 레버를 포함할 수 있다. 엘레베이터 연결 시스템은 복수 개의 상호 연결 스윙 링크와 각도 레버를 포함할 수 있다. 엘레베이터 연결 시스템은, 횡방향 샤프트와 연결 아암 장치를 포함하는 중간 구조체를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 지상 및 항공 작동용 하이브리드 운송 차량 - 여기에서 설명한 바와 같은 방향 제어 시스템을 구비함 - 을 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 휠을 조향하도록 제1 제어 입력부를 조작함으로써 지상 작동 중에 차량의 조향을 제어하는 것과, 날개와 꼬리에 있는 제어면을 동작시키도록 제2 제어 입력부를 조작함으로써 비행 작동 중에 비행 동작을 제어하는 것을 포함한다.
첨부도면은 제어 시스템과 작동 방법의 실시예를 예시한다.
도 1은 항공 작동을 위해 구성된 하이브리드 차량의 일실시예의 측부 사시도이다.
도 2은 지상 작동을 위해 구성된 하이브리드 차량의 측부 사시도이다.
도 3은 하이브리드 차량용 제어 시스템의 일실시예의 일부이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른, 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 제어 시스템에 관한 일실시예의 일부이다.
도 5는 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 조향 시스템에 관한 일실시예의 일부이다.
도 6은 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 조향 시스템에 관한 일실시예의 일부이다.
도 7은 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 조향 시스템에 관한 일실시예의 일부이다.
도 8은 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 조향 시스템 및 링키지 연결 시스템의 일실시예의 일부이다.
도 9는 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량용 조향 시스템 및 링키지 연결 시스템의 일부에 관한 일실시예의 확대도이다.
이제, 첨부도면에 예시된 비제한적인 예시적인 실시예를 상세히 참고하겠다. 가능하다면 어느 도면에서든, 동일한 도면부호는 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 인용하는 데 이용될 것이다.
도 1 및 도 2는 항공 작동 및 지상 작동 각각을 위해 구성된 예시적인 일실시예에 따른 하이브리드 차량(100)을 보여준다. 차량(100)은 적어도 비행, 활주, 이륙 및 착륙 중에 항공 작동을 위해 구성된다. 차량(100)의 구성은 항공 작동에서 지상 작동으로 또는 지상에 있는 동안에는 그 반대로 변환될 수 있다. 차량(100)은 지상에서 주행하는 동안, 예컨대 도로를 따라 구동하는 동안에 지상 작동을 위해 구성된다.
차량(100)은 본체(110), 객실(120), 인입식 날개(130) 세트, 꼬리(140), 프로펠러(150) 및 휠을 포함하며, 휠은 전방휠(161)과 후방 휠(162) 세트를 포함한다. 차량(100)은 또한 섀시와, 프로펠러(150)(항공 작동 중) 또는 전방 휠(161)이나 후방 휠(지상 작동 중)을 구동하도록 구성되고, 본체(100) 내에 수용되는 엔진(170)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 인입식 날개(130)는 각 날개(130)에 보조익(131)을 포함한다. 각각의 보조익(131)은 힌지에 의해 각각의 날개(130)의 후미 에지에 부착된다. 보조익(131)은 비행 시에 차량의 종축을 따른 차량(100)의 롤링을 통상의 방식으로 제어하는 데 사용된다. 꼬리(140)는 꼬리(140)의 각 측부에 엘레베이터(141)를 포함한다. 엘레베이터(141)는 힌지에 의해 각각의 고리 섹션의 후미 에지에 부착된다. 엘레베이터(141)는 비행 시에 차량(100) 피치를 통상의 방식으로 제어하는 데 사용된다. 도 3 내지 도 8은 차량(100)과 함께 사용하도록 구성된 제어 시스템(200)의 예시적인 일실시예를 보여준다. 시스템(200)은 항공 및 지상 작동 중에 차량(100)의 방향 제어를 가능하게 하도록 구성된다. 시스템(200)은 상단에 제1 제어 입력부, 이 실시예에서는 핸들 또는 요크(211)가 부착된 제1 샤프트(201)를 포함한다. 시스템(200)은 상단에 제2 제어 입력부, 역시 핸들 또는 요크(212)가 부착된 제2 샤프트(202)를 더 포함한다. 제1 샤프트(201)는, 제2 샤프트(202)가 제1 샤프트(201)의 중앙을 동축으로 관통하여 연장하도록 된 베어링 타입 샤프트이고, 제1 샤프트(201)와 제2 샤프트(202)는 독립적으로 회전 가능하며, 제2 샤프트(202)는 또한 종축을 따라 슬라이드 가능하다.
도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 핸들(211)과 제2 핸들(212)은 “U”자 형상이지만, 다양한 다른 형상, 예컨대 원형, 타원형 “W”자형 등의 핸들이 활용될 수 있는 것도 고려된다. 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같은 제1 핸들(211)은 제2 핸들(212)보다 크다. 그러나, 다른 실시예에서 제1 핸들(211)은 제2 핸들(212)보다 작거나 동일할 수 있다.
제1 샤프트(201)는 이 제1 샤프트(201)에 부착된 커넥터(220)를 더 포함한다. 커넥터(220)는 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이 제1 샤프트(201)의 외면으로부터 수직하게 외향 연장되는 부재를 포함할 수 있다. 커넥터(220)는 부재의 외측 단부에 부착된 피봇 장착 브라켓을 더 포함한다. 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 커넥터(220)는 제1 핸들(211)이 상시 센터링될 때에 상향하도록 위치 설정될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 시스템(200)은, 제1 핸들(211)의 회전이 종축을 중심으로 한 제1 샤프트(201)와 커넥터(220)의 대응하는 회전을 유발하도록 구성된다. 커넥터(220)는 전방 휠(161)을 조향하는 기구(도시하지 않음)에 연결되도록 구성된다. 따라서, 제1 핸들(211)의 회전은 제1 샤프트(201)와 커넥터(220)의 회전에 의해 전방 휠(161)의 방향을 제어하므로, 지상에서 작동하는 동안에 차량(100)의 운전자는 제1 핸들(211)을 선회시키는 것에 의해 전방 휠(161)의 방향을 제어할 수 있다. 제1 샤프트(201)는 펄크럼 카발 샤프트(fulcrum caval shaft)로서 작용할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템(200)은, 제1 핸들(211)의 회전이 후방 휠(162)의 방향을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 9에 도시한 바와 같은 커넥터(220’)는, 제1 샤프트(201)의 둘레 주위를 둘러싸는 기어, 스프로켓 또는 풀리이다. 가요성 커플링(221)이 커넥터(220’) 주위를 둘러싸고, 다른 기어, 스프로켓 또는 풀리를 포함하는 제2 커넥터(222) 주위에서 연장된다. 제2 커넥터(222)는 조향 샤프트(223)에 연결되어, 제2 커넥터(222)의 회전이 조향 샤프트(223)의 회전을 유발하고, 이에 의해 전방 휠(161)의 방향을 제어한다. 가요성 커플링(221)은 체인, 케이블, 벨트 등일 수 있다. 커넥터(220’)는 제2 커넥터(222)와 상이한(예컨대, 더 큰) 직경을 가질 수 있기 때문에, 제1 핸들(211)을 선회시키는 것에 의한 제1 샤프트(201)의 회전은 조향 샤프트(223)의 회전도가 직경비로 기어링(gearing)되게 한다. 예컨대, 커넥터(220’)가 제2 커넥터(222)의 직경의 2배인 경우, 제1 핸들(211)을 절반 선회시킴으로써 제2 커넥터(222)가 완전히 회전하고 또한 조향 샤프트(223)가 완전히 회전할 것이다. 커넥터(220) 대 제2 커넥터(222)의 비는, 예컨대 휠에 적용되는 조향의 최대 범위가 제1 핸들(211)의 완전한 1 회전을 넘지 않게 달성될 수 있도록 선택될 수 있다.
도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 샤프트(202)는 반경방향 제1 연결 장치(230), 축방향 제2 연결 장치(240) 및 구속 디바이스(250)를 포함한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 시스템(200)은, 제2 핸들(212)의 회전이 종축을 중심으로 한 제2 샤프트(202), 반경방향 제1 연결 장치(230) 및 축방향 제2 연결 장치(240)의 대응하는 회전을 유발하도록 구성된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 시스템(200)은 , 제2 핸들(212)을 아래로 밀고/밀거나 위로 당기는 것이 종축을 따른 제2 샤프트(202), 반경방향 제1 연결 장치(230) 및 축방향 제2 연결 장치(240)의 종방향 이동을 유발하게 하도록 구성된다.
반경방향 제1 연결 장치(230)는 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이 제2 샤프트(202)의 외면으로부터 수직으로 외향 연장되는 부재를 포함한다. 반경방향 제1 연결 장치(230)는 그 외측 단부에 피봇 장착 브라켓을 더 포함한다. 반경방향 제1 연결 장치(230)는, 제2 핸들(212)이 상시 센터링될 때에 제2 샤프트(202)의 외면에 수직하게 하향하도록 위치 설정된다. 축방향 제2 연결 장치(240)는 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이 제2 샤프트(202)의 하단에 부착된 피봇 장착 브라켓을 포함한다.
반경방향 제1 연결 장치(230)는 보조익(131)을 제어하는 기구에 연결되고, 축방향 제2 연결 장치(240)는 엘레베이터(141)를 제어하는 기구에 연결된다. 시스템(200)은, 제2 샤프트(202)와 반경방향 제1 연결 장치(230)를 회전시키는 것에 의한 제2 핸들(212)의 회전이 보조익(131)을 제어하여 운전자가 비행 중인 차량(100)을 롤링하거나 뱅킹할 수 있게 하도록 구성된다. 시스템(200)은, 제2 핸들(212)을 아래로 밀고/밀거나 위로 당기고, 이에 의해 종축을 따른 축방향 제2 연결 장치(240)의 종방향 동작을 유발함으로써 엘레베이터(141)를 제어하여 운전자가 비행 중인 차량(100)의 피치를 조정 가능하게 하도록 구성된다.
반경방향 제1 연결 장치(230)와 보조익(131) 제어용 기구 사이 그리고 축방향 제2 연결 장치(240)와 엘레베이터(141) 제어용 기구 사이의 연결 부품은 다양한 연동 부품을 포함할 수 있다. 예컨대, 연결 부품은 피봇부를 지닌 포크형 기구, 케이블, 로드, 스윙 링크, 각도 레버 등을 포함할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 보조익 연결 시스템(260)과 엘레베이터 연결 시스템(270)을 보여준다. 보조익 연결 시스템(260)은 반경방향 제1 연결 장치(230)의 회전 운동을 보조익(131) 제어용 기구로 전달하도록 구성된다. 보조익 연결 시스템(260)은 복수 개의 상호 연결 스윙 링크와 각도 레버를 포함한다. 엘레베이터 연결 시스템(270)은 축방향 제2 연결 장치(240)의 종방향 동작을 엘레베이터(141) 제어용 기구로 전달하도록 구성된다. 엘레베이터 연결 시스템(270)은 복수 개의 상호 연결 스윙 링크와 각도 레버를 포함한다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 엘레베이터 연결 시스템(270)은 또한 횡방향 샤프트(272)와 연결 아암 장치(273)를 포함하는 중간 구조(271)를 포함할 수 있다. 횡방향 샤프트(272)는 차량(100)의 장축에 대해 대략 직각으로 놓이고, 그 종축을 중심으로 회전 가능하다. 연결 아암 장치(273)는 횡방향 샤프트(272)의 일단부에서부터, 횡방향 샤프트(272)로부터 이격되고 횡방향 단부 사이에 위치하는 연결 포인트(274)로 연장된다. 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에서, 연결 아암 장치는 연결 포인트(274)를 지나 다시 횡방향 샤프트(272)로 연장되어 삼각형 구성을 형성한다. 제1 및 제2 샤프트(201, 202)는 삼각형을 통과하여 연장되고, 링크 아암(275)은 축방향 제2 연결 장치(240)와 연결 포인트(274) 사이에서 연장된다. 제2 샤프트(202)의 축방향 운동은 횡방향 샤프트(272)의 회전 운동으로 전환된다. 드롭 아암(276)이 횡방향 샤프트(272)의 일단부에 마련되어, 엘레베이터 연결 시스템(27)에 연결된다. 횡방향 샤프트(272)로부터의 연결 포인트(274)의 거리 대 드롭 아암(276)의 길이의 비는 횡방향 샤프트(272)에 의해 정해진 지점을 중심으로 작용하는 레버를 제공한다. 이러한 방식으로, 운전자로부터 이용 가능한 힘이 가장 적절한 방식으로 엘레베이터(141)에 적용될 수 있다. 샤프트(201, 202)를 삼각형 구조를 통과하도록 연장시키는 것에 의해, 이 구성이 차지하는 전체 길이가 최소화되고, 횡방향 샤프트(272) 아래에 (루더 제어와 같은 다른 제어 또는 운전자의 발 또는 다리를 위한) 공간(도시하지 않음)이 남겨진다. 다각형 형상, 곡선 등과 같은 삼각형 이외의 형상이 연결 아암 장치(273)에 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 연결 아암 장치(273)의 양 단부가 횡방향 샤프트(272)에 연결될 필요도 또한 없다. 개방 구성도 또한 가능하다.
도 9는, 제2 연결 장치(240’)가 제2 샤프트(202)의 단부에 있는 반경방향 제1 연결 장치(230) 반대측의 제2 샤프트(202)의 둘레 상에 위치 설정되는, 시스템(200)의 다른 예시적인 실시예를 보여준다. 제2 연결 장치(240’)는 전술한 바와 같이 링크 아암(275)에 의해 중간 구조(271)에 연결된다. 중간 구조(271)에 대한 제2 연결 장치(240’)의 연결은 제2 샤프트(202)의 회전에 의해 유발되는 제2 연결 장치(240’)의 회전을 허용하는 볼 조인트 타입 연결일 수 있다. 반경방향 제1 연결 장치(230)와 보조익 연결 시스템(260)은 전술한 것과 동일한 방식으로 작동한다.
예시적인 실시예에 따른 구속 디바이스(250)는 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같은 제2 샤프트(202)와 결합된 L자형 브라켓과 플레이트이다. 구속 디바이스(250)는 구속 및 비구속 위치를 갖도록 구성된다. 도 3은 비구속 위치에 있는 구속 디바이스(250)를 보여주고, 도 4는 구속 위치에 있는 구속 디바이스(250)를 보여준다. 도 3에 도시한 바와 같이, 비구속 위치에서는 제2 핸들(212)이 제1 핸들(221) 위로(즉, 운전자에 더 가깝게) 연장될 수 있고, 제2 핸들(212)은 제1 샤프트(201) 내의 종축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있고 종축을 따라 자유롭게 슬라이드할 수 있기 때문에, 차량(100)의 롤 및 피치를 제어할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 구속 위치에서 제2 핸들(212)과 제2 샤프트(202)는, 제1 핸들(211)과 제2 핸들(212)이 실질적으로 동일한 높이에 있도록 하강될 수 있고 또한 정렬될 수 있다. 구속 위치에서, 구속 디바이스(250)는 제1 샤프트(201) 내에서의 제2 샤프트(202)의 축방향 회전 및 종방향 운동을 방지하도록 구성되고, 이에 의해 차량(100)의 롤 및 피치 제어를 불가능하게 한다. 차량(100)의 롤 및 피치 제어의 불능은, 지상 모드로 작동하는 동안에 요망되는데, 그 이유는 그러한 제어가 불필요하며, 지상 모드로 작동 중일 때에는 보조익(131)과 엘레베이터(141)의 운동이 차량(100)을 손상시킬 수 있기 때문이다. 항공 모드에서 지상 모드로 전환할 때, 운전자는 구속 디바이스(250)를 구속 위치에 위치 설정할 수 있다. 대안으로서, 차량(100)은 항공 모드에서 지상 모드로 또는 지상 모드에서 항공 모드로 전환하는 동안에 구속 위치와 비구속 위치 사이에서 자동 전환되도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 구속 디바이스(250)는 L자형 브라켓을, L자형 브라켓을 통과하여 제2 샤프트(202)에 있는 구멍으로 연장되는 핀과 인터로킹시키는 것에 의해 제2 샤프트(202)의 축방향 회전 및 종방향 운동을 방지하도록 구성된다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 제2 샤프트(202)는 2개 이상의 섹션으로 형성될 수 있으므로, 제2 핸들(212)에 연결되는 제2 샤프트(202)의 상부 섹션이 제1 샤프트(201)로부터 제거 가능할 수 있다. 따라서, 운전자는 주행 모드로 작동하는 동안에 제2 핸들(212)과 제2 샤프트(202)의 상부 섹션을 제거할 수 있다. 시스템(200)은, 구속 디바이스(250)가 구속 위치에 있는 동안에 제2 핸들(212)과 제2 샤프트(202)의 상부 섹션의 제거가 방지되도록 구성된다. 대안으로서, 시스템(200)은, 제2 핸들(212)과 제2 샤프트(202)의 상부 섹션의 제거가 구속 디바이스(250)와 동일한 기능을 수행하도록 구성된다[예컨대, 지상 모드로 작동하는 동안에 보조익(131)과 엘레베이터(141)의 작동을 방지한다].
다른 예시적인 실시예에 따르면, 차량이 항공 모드일 때, 제1 핸들(211)은 제1 샤프트(201)로부터 분리 가능할 수도 있고, 그 상부 섹션이 제1 샤프트(201)를 향하게 함으로써 전방으로 틸팅될 수도 있다.
시스템(200)은 일체형 제어부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 핸들(211), 제2 핸들(212) 또는 이들 양자 모두 상에 하나 이상의 레버 스위치, 누름 버튼 스위치 및 회전형 실린더 스위치가 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 핸들(211) 및/또는 제2 핸들(212) 상에, 하나 이상의 리프트 플랩 제어용 스위치와 날개(130)의 받음각(angle of attack) 변경용 스위치가 배치될 수 있다. 제1 핸들(211) 및/또는 제2 핸들(212) 상의 스위치의 위치는 차량(100)의 운전자가 보다 용이하게 접근할 수 있게 한다.
다른 실시예에서는, 제1 핸들(211)과 제2 핸들(212)은, 제1 핸들(211)이 차량(100)의 롤과 피치를 제어하고 제2 핸들(212)이 전방 휠(161)의 방향을 제어하도록 변경되는 것도 고려된다. 이 실시예에서 있어서, 전방 휠(161)을 조향하는 커넥터(220)와 축방향 제2 연결 장치(240) 및 반경방향 제2 연결 장치(230)가 변경될 수 있다.
개시된 조향 시스템은 임의의 하이브리드 항공 및 지상 운송 차량에 적용 가능할 수 있을 뿐만 아니라, 자동차와 항공기에도 독립적으로 적용 가능할 수 있다. 개시된 조향 시스템은, 항공 모드와 지상 모드 조향 제어부 모두가 운전자의 바로 앞에 위치 설정되는 것을 가능하게 하는 것에 의해 차량(100)의 조작을 간단하게 할 수 있다. 또한, 이러한 간단화는 독립적인 조향 시스템이 활용하는 객실(120) 내의 공간을 줄일 수 있다.
운전자가 차량(100)을 지상 모드로 작동할 때, 운전자는 드라이버가 통상의 자동차에 있는 조향 힐을 조작하여 자동차의 전방 휠을 제어할 수 있는 방식과 유사하게, 제1 핸들(211)을 활용하여 전방 휠(161)의 방향을 제어할 수 있다. 운전자는 항공 모드로 차량(100)을 작동시킬 때, 예컨대 비행하는 동안에, 제1 핸들(212)을 활용하여 차량(100)의 롤 및 피치를 제어할 수 있다.
이륙 전 그리고 터치다운 후, 차량(100)은 항공 모드를 위해 구성될 수 있지만, 지상 모드로 작동할 수 있다. 이들 상황을 고려하면, 시스템(200)은 지상에서 항공 모드로 작동하는 동안에, 제1 핸들(211)을 활용하여 전방 휠(161)의 방향을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 차량(100)이 지상에서 이륙을 위해 준비되고 있을 때 또는 착륙 후에 운전자는 제1 핸들(211)을 활용하여 차량(100)을 조향할 수 있다. 조작자는 또한 제2 핸들(212)을 활용하여, 원한다면 통상의 비행기와 같이 차량(100)을 조향할 수 있다.
운전자가 시스템(200)의 커플링된 구성으로 인해 본인의 손을 제1 핸들(211)에서 제2 핸들(212)로 또는 그 반대로 재빠르게 이동시키는 능력은 차량(100)의 리프트오프 및 터치다운 중에 매우 유익할 수 있다. 예컨대, 시스템(200)은 운전자가 이륙 중에 차량이 지상으로부터 떨어지는 지점에 도달할 때까지 제1 핸들(211)을 활용하여 차량(100)을 조향하도록 하고, 이에 의해 전방 휠(161)에 의한 추가의 조향을 방지한다. 그러나, 운전자가 핸들에서 레버 제어부로 전환해야만 하기 보다는, 시스템(200)은 운전자가 본인의 손을 즉각적으로 제1 핸들(211)에서 제2 핸들(212)로 다시 슬라이드하여 비행기의 롤 및 피치 제어를 시작하게 한다. 시스템 (200)은 또한 착륙 중에 일단 전방 휠(161)이 터치다운하고 나면, 제2 핸들 (212)로부터 제1 핸들(211)로의 전환을 제외하고는 차량(100)의 운전자에 의한 유사한 전환을 가능하게 한다. 때때로, 제1 핸들(211)과 제2 핸들(212)을 동시에 활용하는 것이 유익할 수 있다는 것도 또한 고려되는데, 이로 인해 운전자가 각 핸들 상에 한 손을 두는 것에 의해 용이하게 조작할 수 있다.
여기에 설명한 제어 시스템 및 방법에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (22)

  1. 지상 및 항공 운송용 하이브리드 운송 차량을 위한 방향 제어 시스템에 있어서,
    조향 기구에 연결된, 지상 작동에서 사용하기 위한 적어도 하나의 조향 가능한 휠과, 가동 제어면을 갖는 날개, 그리고 적어도 하나의 가동 제어면을 갖는 꼬리를 포함하며, 방향 제어 시스템은
    일단부에 제1 제어 입력부를 갖고, 조향 기구에 링크되는 제1 샤프트; 및
    제1 샤프트를 통과하여 연장되고, 제1 샤프트와 독립적으로 회전 가능하며 제1 샤프트에 대하여 슬라이드 가능한 제2 샤프트
    를 포함하며, 제2 샤프트는 일단부에 있는 제2 제어부, 날개에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 회전 운동을 전달하도록 구성된 제1 연결 장치, 및 꼬리에 있는 가동 제어면을 제어하기 위해 제2 샤프트의 축방향 운동을 전달하도록 구성된 제2 연결 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 샤프트는 체인 또는 치형 벨트에 의해 조향 기구에 링크되어, 제1 샤프트의 회전 운동이 조향 기구의 입력부에 전달되는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 연결 장치는 제2 샤프트로부터 반경방향으로 연장되는 제1 연결 장치 레버 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 연결 장치는 제2 샤프트로부터 반경방향으로 연장되는 제2 연결 장치 레버 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제1 연결 장치 레버 아암과 날개의 가동 제어면 사이에 기계식 연결 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 연결 장치 레버 아암과 꼬리 의 가동 제어면 사이에 기계식 연결 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 제2 연결 장치 레버 아암과 꼬리의 가동 제어면 사이의 기계식 연결 장치는 횡방향 샤프트와, 샤프트의 단부 영역에서부터 샤프트의 양 단부들 사이의 연결 지점으로 연장되고 샤프트로부터 측방향으로 이격된 연결 아암을 포함하며, 제2 연결 장치 레버 아암은 연결 지점에 기계식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 제1 샤프트와 제2 샤프트는 횡방향 샤프트와 연결 아암 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 연결 아암은 횡방향 샤프트의 양 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 횡방향 샤프트로부터 연장되고, 횡방향 샤프트의 회전 운동을 전달하여 꼬리의 가동 제어면을 제어하도록 구성된 제3 연결 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 샤프트는, 차량이 지상 작동을 위해 구성될 때에 제2 샤프트의 축방향 및 회전 운동을 제한하도록 구성된 구속 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 제어 입력부는 공통축을 중심으로 회전하도록 구성된 핸들 또는 요크(yoke)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 제2 조향 제어 입력부는, 제2 제어 입력부가 제1 제어 입력부로부터 축방향으로 이격된 비행 위치와, 제2 제어 입력부가 제1 제어 입력부와 실질적으로 정렬된 지상 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 샤프트는 2개 이상의 섹션으로 이루어지고, 제2 제어 입력부에 부착된 제2 샤프트의 제1 섹션은, 차량이 지상 작동을 위해 구성된 동안에 제1 샤프트로부터 제거 가능한 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 샤프트의 제2 제어 입력부는 제2 핸들이며, 제2 핸들은 차량이 지상 작동을 위해 구성된 동안에 절첩 가능한 아암을 갖는 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  16. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 샤프트의 제1 제어 입력부는 제1 핸들이며, 제1 핸들은 차량이 항공 작동을 위해 구성된 동안에 그 상부가 제1 샤프트를 향하는 것에 의해 제거 가능하거나 틸팅 가능한 것을 특징으로 하는 방향 제어 시스템.
  17. 지상 및 항공 작동용 하이브리드 운송 차량의 제어 방법에 있어서,
    차량은 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방향 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 방법은
    - 지상 작동 중에 휠을 조향하도록 하는 제1 제어 입력부의 조작에 의해 차량의 조향을 제어하는 것; 및
    - 비행 작동 중에 날개와 꼬리의 제어면을 이동시키도록 하는 제2 제어 입력부의 조작에 의해 비행 기동을 제어하는 것
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서, 차량을 항공 작동을 위해 구성할 때에 제2 제어 입력부가 제1 제어 입력부로부터 축방향으로 분리되도록 제2 샤프트를 연장시키는 것; 및
    차량이 지상 작동을 위해 구성될 때에 제2 제어 입력부가 제1 조향 제어 입력부와 실질적으로 정렬되도록 제2 샤프트를 인입시키는 것
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 차량이 지상 작동을 위해 구성될 때에 제2 샤프트의 축방향 및 회전 운동을 제한하도록 구성되는 구속 디바이스를 체결하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서, 차량이 지상 작동을 위해 구성될 때에 제2 제어 입력부와 제2 샤프트의 섹션을 제1 샤프트로부터 결합 해제하여 분리하거나, 휠인 제2 샤프트의 제2 제어 입력부의 아암을 절첩하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  21. 제17항에 있어서, 차량이 항공 작동을 위해 구성될 때, 제1 휠인 제1 샤프트의 제1 제어 입력부를 제거하는 옵션을 포함하거나, 상부 부분을 제1 샤프트를 향하도록 하는 것에 의해 제1 휠인 제1 샤프트의 제1 제어 입력부를 틸팅하는 옵션을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 이륙 중에 제1 제어 입력부를 사용하여 차량을 초기 제어하고, 제2 제어 입력부로 전환하는 것; 및 착륙 중에 제2 제어 입력부를 사용하여 차량을 초기 제어하고, 제1 제어 입력부로 전환하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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