KR20180018358A - 회전익기에서 적어도 멀티블레이드의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템 - Google Patents

회전익기에서 적어도 멀티블레이드의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템 Download PDF

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KR20180018358A
KR20180018358A KR1020170099159A KR20170099159A KR20180018358A KR 20180018358 A KR20180018358 A KR 20180018358A KR 1020170099159 A KR1020170099159 A KR 1020170099159A KR 20170099159 A KR20170099159 A KR 20170099159A KR 20180018358 A KR20180018358 A KR 20180018358A
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베네딕트 바머
제랄드 쿤즈-페히너
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에어버스 헬리콥터스 도이칠란트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 회전익기(1)에서 로터 샤프트(1e)가 있는 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 블레이드(1b, 1c)의 적어도 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템(10)에 관한 것으로, 상기 제어 시스템(10)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)가 로터 샤프트(1e) 상의 연관된 로터 축(1f)에 축이 같게 축 방향으로 옮겨질 수 있도록 로터 샤프트(1e)에 장착 가능한 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13), 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 피봇 가능하게 장착되고, 활성화시 로터 샤프트(1e)에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)를 축 방향으로 옮기기 위해 적합하게 된 적어도 하나의 액추에이터 암(20b), 및 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 적합하게 되는 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 포함한다.

Description

회전익기에서 적어도 멀티블레이드의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템{A CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING AT LEAST COLLECTIVE PITCH OF ROTOR BLADES OF A MULTIBLADE ROTOR IN A ROTARYWING AIRCRAFT}
본 발명은 회전익기에서 적어도 멀티블레이드(multi-blade) 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
회전익기에서 적어도 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들, 특히 헬리콥터에서의 메인 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치(collective pitch)를 제어하기 위한 제어 시스템은, 대응하는 피치 제어 로드(rod)들에 의해 작동되는 로터 블레이드들과 연관된 적합한 피치 레버(lever)들을 통해 연관된 블레이드 피치 제어 세로 축들 둘레에서 로터 블레이드들을 완전하게 회전시키기 위한 작동시 사용된다. 그러므로 각각의 피치 제어 로드는 로터의 로터축 둘레에서 로터의 로터축과 작동시 회전하는 회전판(rotating plate)에 연결된다. 이러한 회전판은 동체 또는 메인 기어(main gear) 박스와 같이, 회전익기의 회전하지 않는 기초가 되는 구조물에 비회전판을 연결하는 연결에 의해, 로터의 로터축 둘레에서의 임의의 회전에 대항하여 억제되는 비회전판 상에서 회전하게 장착된다.
회전판과 비회전판은 소위 스워시판(swash plate) 조립체를 형성하고, 보통 고리 모양을 하고 있고 로터 축을 둘러싼다. 이러한 스워시판 조립체는 적어도 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 각각 제어하기 위한 연관된 제어 액추에이터들을 거쳐 적합한 제어 입력 유닛에 의해 활성화될 수 있다. 더 구체적으로는, 스워시판 조립체는 적합한 제어 입력 유닛과 비회전판을 포함하는 회전하지 않는 시스템으로부터 회전판을 포함하고, 회전익기에 장착되어 있을 때에는 그 자체로 회전 가능한 로터도 포함하는 회전 시스템까지 제어 입력들을 전달하도록 적합하게 되어 있다.
회전판과 비회전판은 보통 컬렉티브 피치를 제어하기 위해 로터축에 평행하게 축 방향으로 옮겨질 수 있고, 일반적으로 그것들은 예컨대 축 방향으로 옮겨질 수 있는 중앙 구면 베어링에 의해 주기적 피치를 제어하기 위해 로터축 둘레에서 임의의 방향으로 경사질 수 있다. 비회전판이 진동하는 방식으로 장착되는 회전하지 않는 후자는 일반적으로 로터축 상에 중심을 두고 있다.
더 큰 회전익기의 제어 시스템들은 전술한 바와 같은 구면 베어링들을 자주 사용하는데 반해, 일부 더 작고 중간 크기의 회전익기들의 제어 시스템들은, 예컨대 적어도 진동하는 방식으로 제어 시스템의 스워시판 조립체의 비회전판을 장착하기 위한 카단 조인트(cardan joint) 또는 유-조인트 링(u-joint ring)들을 구비한 짐벌(gimbal)을 사용한다. 짐벌들은 연관된 슬라이딩 슬리브들 상에 장착될 수 있다. 그러한 제어 시스템들에서, 스워시판으로의 대응하는 제어 입력들은, 예컨대 소위 혼합 레버 기어 유닛으로서 구현되고 스워시판 조립체 밑에 배치되는 제어 입력 유닛에 의해 혼합될 수 있다. 컬렉티브 피치 제어를 위해, 슬라이딩 슬리브는 혼합 레버 기어 유닛의 혼합 레버 기어 유닛 포크(fork)에 의해 연관된 로터의 로터축에 축 방향으로 평행하게 옮겨질 수 있다.
특허 문서 EP2979978A1은 스워시판 조립체의 비회전판이 장착되는 중앙 구면 베어링을 구비한 제어 시스템을 설명한다. 이러한 구면 베어링은 연관된 로터의 로터 샤프트가 회전 가능하게 수용되는 비회전 슬라이딩 슬리브에 장착된다. 이러한 비회전 슬라이딩 슬리브는 컬렉티브 피치를 제어하기 위해 로터의 로터축에 축 방향으로 평행하게 옮겨질 수 있는데 반해, 이러한 제어 시스템의 회전판과 비회전판은 주기적 피치를 제어하기 위해 로터축 둘레에서 임의의 방향으로 경사질 수 있다. 작동시 비회전 슬라이딩 슬리브의 축 방향 변위를 제어하기 위해, 연관된 액추에이터 암(arm)을 구비한 포크 유닛이 제공된다. 연관된 액추에이터 암은, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 하부 섹션(lower section)에서 또는 그러한 하부 섹션에 의해 형성되는, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 장착 부분에 피봇 가능하게 장착된다. 액추에이터 암은 또한, 활동시 힌지 지지체 상의 액추에이터 암의 회전 움직임이 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 로터 샤프트 상에서의 축 방향 변위를 야기하도록 적합하게 되는 장착 부분에서 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 상의 액추에이터 암의 피봇 움직임으로 변경되도록 힌지 지지체 상에 힌지된다.
하지만, 액추에이터 암의 회전 움직임 동안, 그리고 따라서 컬렉티브 제어 동안에 힌지 지지체에 의해 형성된 밑에 있는 힌지 축과 로터 샤프트 사이의 미리 결정된 거리는, 액추에이터 암에 의해 유도되는 로터 샤프트 상의 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 결과로서 생기는 슬라이딩 방향에 따라서 각각 증가 또는 감소한다. 다시 말하면, 로터 샤프트를 따라 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 선형 시프팅(shifting)으로 인해, 힌지 지지체로의 액추에이터 암의 각각의 조인트(joint)는 추가적인 움직임(Δs)을 수행하고, 이는 지상에서 주어진 회전익기의 수직 배향에 관해 수평인 방향으로 본질적으로 배향되고, 액추에이터 암의 회전 움직임 동안에는 수㎜까지 변한다. 예컨대 3to 회전익기에 관해 약 60kn인 큰 힘들과 결합하여, 이러한 추가적인 움직임(Δs)은 힌지 지지체에 의해 처리되어야 한다.
그러므로 힌지 지지체는 보통 금속으로 만들어지는 복잡한 기계적인 성분으로서 설계되고, 힌지 캐리어, 베어링 블록, 및 구면 베어링이나 선형 부시들과 같은, 힌지 캐리어를 베어링 블록에 연결하는 적합한 베어링 부착물(attach)들을 포함한다. 예컨대 힌지 축을 형성하는 적합한 힌지 로드에 의해, 액추에이터 암이 이러한 힌지 로드 둘레에서 그것의 회전 움직임을 수행할 수 있도록, 액추에이터 암에 힌지 캐리어가 연결된다. 이에 대해 베어링 블록은 연관된 회전익기의 메인 기어 박스에 고정되게 장착된다.
이러한 힌지 캐리어와 베어링 블록은 연관된 회전익기의 연관된 멀티블레이드 메인 로터로부터 나오는 비교적 높은 하중을 흡수할 필요가 있다는 점이 주목되어야 한다. 이들 하중은 전단력들과 결합된 장력과 높은 압력을 포함한다.
하지만, 이러한 복잡한 힌지 지지체가 심지어 포크 유닛과, 따라서 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 회전을 억제하기 위해 유리하게 사용될 수 있도록 비교적 높은 강성도와 전반적인 구조적 강도를 나타내면서도, 일반적으로 비교적 무겁고 비교적 많은 개수의 개별 구성 성분들을 포함한다. 또한, 그것은 특히 힌지 캐리어와 베어링 블록 사이의 구면 베어링들 또는 라이너 부시(liner bush)들의 사용으로 인해 비교적 다루기 힘들고, 비교적 광범위한 유지 노력을 요구한다. 게다가, 이러한 복잡한 힌지 지지체가 보통 적어도 본질적으로는 금속으로 만들어지기 때문에, 부식되기 쉽다.
다른 힌지 지지체는 특허 문서 EP0452248A2, US2829721, US2534353, US2537623, US2599690, US2444070, 및 US3006418에서 예시적으로 설명된다. 이들 문서들은 각각 회전익기에서 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들의 적어도 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템들을 설명하고, 이러한 시스템들은 적어도 전술한 제어 시스템과 비슷하다.
그러므로 본 발명의 목적은 회전익기에서 적어도 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 새로운 제어 시스템을 제공하는 것고, 상기 새로운 제어 시스템은 종래의 제어 시스템들의 힌지 지지체에 비해, 무게가 감소하고 구성 성분들의 개수가 감소된 새로운 힌지 지지체를 포함하며, 상기 새로운 힌지 지지체는 종래의 제어 시스템들의 상기 힌지 지지체를 대신하기에 적합하다.
이러한 목적은 회전익기에서, 적어도 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템에 의해 해결되고, 상기 제어 시스템은 청구항 1의 특징들을 포함한다.
더 구체적으로, 본 발명에 따르면 회전익기에서, 적어도 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템이 제공되고, 이러한 제어 시스템에서는 멀티블레이드 로터가 연관된 로터축을 형성하는 로터 샤프트를 포함하며, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브, 적어도 하나의 액추에이터 암, 및 적어도 하나의 힌지 지지체를 포함한다. 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브는, 그것이 호터 샤프트 상의 연관된 회전축에 축이 같게 축 방향으로 옮겨질 수 있도록, 로터 샤프트에 장착될 수 있다. 적어도 하나의 액추에이터 암은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브에 피봇 가능하게 장착되고, 활동시 로터 샤프트에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브를 축 방향으로 옮기기에 적합하게 되어 있다. 적어도 하나의 힌지 지지체는, 활동시 적어도 하나의 힌지 지지체 상에서의 적어도 하나의 액추에이터 암의 회전 움직임이 로터 샤프트에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 로터 샤프트 상에서의 축 방향 변위를 야기하도록 적합하게 되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 상에서의 적어도 하나의 액추에이터 암의 피봇 움직임으로 변경 가능하도록, 적어도 하나의 액추에이터 암의 힌지된 지지체에 관해 적합하게 되어 있다. 적어도 하나의 힌지 지지체는 적어도 하나의 액추에이터 암을 운반하기 위해 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 캐리어 요소를 포함하고, 이러한 적어도 하나의 캐리어 요소는 섬유 보강된 복합 재료를 포함한다.
본 발명의 제어 시스템은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 상에 배치되는 볼(ball)을 가지는 구면 베어링에 장착되고, 컬렉티브 및 주기적 피치 제어를 가능하게 하기 위해 적합하게 되어 있는, 회전판과 비회전판이 있는 스워시판 조립체를 바람직하게 포함한다. 그러한 구면 베어링은 훨씬 더 간단하고, 더 적은 부품들을 가지며, 본 발명의 제어 시스템의 실현을 위해 대안적으로 또한 사용될 수 있는 카단 조인트 또는 유-조인트와 같은 짐벌보다 더 가볍다.
"회전하는"과 "회전하지 않는"이라는 용어는 본 발명의 상황에서 그것들의 동작에 관한 각각의 성분들의 미리 결정된 특징을 묘사하는 것을 의미하고, 이는 이들 성분의 각각의 이용으로 인해 미리 정해지는 것임이 주목되어야 한다. 즉, "회전하는"이라고 불리는 성분은 작동 중에 반드시 단독으로 또는 다른 성분들과 함께 회전하는 것이고, "회전하지 않는"이라고 불리는 성분은 작동 중에 반드시 회전하는 것이 억제되는 것이다. 또한, "회전 가능하게"라는 용어는 "회전 가능한 방식으로"라는 표현에 관한 동의어로서 사용된다는 점이 주목되어야 한다.
바람직하게, 스워시판 조립체의 비회전판은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 연관된 슬라이딩 슬리브축 둘레에서 임의의 방향으로 경사질 수 있도록 구면 베어링의 볼에 장착된다. 이러한 장착이 볼, 즉 구면 베어링 둘레에서의 회전을 위한 비회전판에 대한 하나의 자유도(degree of freedom)를 허용하기 때문에, 바람직하게는 적어도 하나의 회전하지 않는 스톱 암(stop arm)이 그러한 회전을 억제하기 위해 제공된다.
이러한 회전하지 않는 스톱 암은, 바람직하게는 회전익기의 동체에 단단히 부착되는 원통형 관 모양 가이드 또는 메인 기어 박스와 같은 주어진 회전익기의 회전하지 않는 밑에 있는 구조물 상에 고정되기에 적합하게 되어 있지 않는다. 대신, 회전하지 않는 스톱 암은 제어 시스템의 회전하지 않는 시스템에 배치되고, 그 안에서 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브와 비회전판에 회전 가능하지 않게 바람직하게 부착된다. 그러므로 회전하지 않는 스톱 암의 운동, 즉 확장 또는 수축은 주기적 피치 제어에서만 유리하게 일어나지만, 회전하지 않는 스톱 암이 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브와 비회전판과 함께 완전히 움직여지는 컬렉티브 피치 제어에서는 일어나지 않는다. 따라서, 회전하지 않는 스톱 암이 작동시 오로지 주기적 운동을 수행할 것이 요구되기 때문에 그것의 내구성이 연장될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 컬렉티브 피치 제어는 적어도 하나의 힌지 지지체와 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브와 관련하여 적어도 하나의 액추에이터 암에 의해 수행된다. 이러한 적어도 하나의 힌지 지지체는 바람직하게는 적어도 본질적으로 섬유 보강된 복합 재료로부터 만들어진다. 그러므로 종래의 제어 시스템들의 힌지 지지체들에서 사용되는 복잡하고 무거운 표준 부품들이 더 이상 요구되지 않도록, 간단한 레이-업(lay-up) 및 부착 개념을 포함하는 경량의 복합 설계가 제공될 수 있다. 따라서 제어 시스템의 전반적인 무게는 감소될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 힌지 지지체가 2개의 주된 성분으로 구축되는데, 이러한 2개의 주된 성분 중 하나는 힌지된 방식으로 적어도 하나의 액추에이터 암을 지지하는데 적합하게 되고 이후 "캐리어 요소"라고도 부르는 섬유 힌지 지지체이고, 나머지 하나는 베이스 요소(base element)이며, 이들 모두는 우선적으로는 섬유 보강된 복합 재료, 특히 유리 및/또는 탄소 섬유 보강된 복합 재료를 포함한다. 2가지 주된 성분 모두는 바람직하게는 함께 결합되고, 이중 배럴 너트(double barrel nut)로 나사 조임이 이루어지는 접시머리(countersunk) 헤드 볼트를 가지고 서로 고정된다. 항공기에서 복합 성분들을 연결하기 위해 그러한 배럴 너트를 사용하는 것은 특허 문서들인 US2015/203190A1, US8844877B1, US2014/0232153A1, EP2662281A2, EP2785586A1, US2012/0275924A1, WO2012/130977A1, EP2691296A2, US2013/0142565A1, US2011/0315820A1, US2007/0253819A1, US2006/0032982A1, US2003/0205011A1, US5641133A, US5171099A, US4868962A, EP0105419A2, 및 US4113910A에서 예시적으로 묘사되어 있다.
좀더 구체적으로, 캐리어 요소와 베이스 요소 사이의 연결은 베어링 스트레스 보강된 라미네이트 원리에 기초한다. 접시머리 나사들과 관련되어 2개의 이중 배럴 너트는 우선적으로 캐리어 요소와 베이스 요소를 함께 죔쇠로 고정시킨다. 이러한 베이스 요소는 회전익기의 구조상 성분, 바람직하게는 예컨대 다른 나사들에 의해 그것의 메인 기어 박스에 바람직하게 장착된다. 그러므로 장착된 위치에서, 메인 기어 박스에 의해 접시머리 나사들이 캐리어 요소와 베이스 요소 사이의 연결이 풀리는 것이 억제된다. 게다가, 캐리어 요소와 베이스 요소는 우선적으로는 그것들 전체의 접촉 영역에 걸쳐, 각각의 접촉 표면들 상에서 함께 바람직하게 결합된다.
따라서, 캐리어 요소와 베이스 요소 사이의 연결은 베어링이 없게, 즉 베어링들이 없이 설계되고, 특히 종래의 제어 시스템들에서의 힌지 지지체들에서와 같은 구면 베어링들 및/또는 카바이드 부시(carbide bush)들 없이, 설계된다. 그러므로 그러한 베어링들의 생략으로 인해, 유지 노력 및 비용이 상당히 감소될 수 있다. 또한, 본 발명과 용이한 개념에 따른 적어도 하나의 힌지 지지체의 비교적 간단한 레이-업으로 인해, 그것의 조립 및 제작 비용이 상당히 감소될 수 있다. 또, 그러한 베어링에서 사용되는 토크잉(torqueing) 나사들로 인해 생기는 문제나 닳아 헤지는 것이 더이상 존재하지 않는다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 캐리어 요소는 각각 슬롯이 있는 라멜라(lamella)들로 설계되는 휘어질 수 있는 부분을 포함한다. 각각 슬롯이 있는 이들 라멜라들은 캐리어 요소의 굽힘(bending) 움직임을 허용한다. 그러한 굽힘 움직임 동안, 힌지된 방식으로 적어도 하나의 액추에이터 암을 수용하고, "베어링 아이(beading eye)"들이라고도 부르는 각각의 수용체(accommodation)들은 평행하게 움직인다. 이는 그것들이 적어도 대략적으로 S-모양으로 구부러지도록, 그것들 각각의 축 방향 단부(end)들에서 라멜라들이 힌지를 가지지 않을 때 일어난다.
다시 말하면, 캐리어 요소는 바람직하게는, 그것의 베어링 아이들의 유도된 변위로 인해 캐리어 요소의 탄력 있는 변형을 허용하기 위해, 각각 슬롯이 있는 라멜라들에 의해 그것의 폭 방향으로 구부러지기 쉽게 설계된다. 또, 그것의 길이 방향에서 고정되게 바람직하게 설계되고, 또한 예컨대 3to 회전익기에 관해서는 대략 60kN만큼 그것의 높이 방향으로 높은 장력과 압력 하중을 운반하게 바람직하게 적합하게 된다.
바람직하게, 캐리어 요소는 다음과 같이, 즉 수직 하중을 운반하는 2개의 단일 방향(UD)-루프들(외부 UD 루프와 내부 UD 루프)로서 이루어진다. 2가지 UD 루프 모두 캐리어 요소의 미리 결정된 휘어질 수 있는 영역에서 각각 슬롯이 있는 라멜라들이 제공되어, 평행한, 즉 구부러짐 움직임을 허용하고 따라서 요구된 힌지 기능을 허용한다. UD 루프들은 우선적으로는 일치하는 몰드(mold)에서 따로따로 미리 형성되고, 수지 융합(resin fusion)과, 또한 종래 기술로부터 이미 공지되어 있는 공정일 수 있는, 적합한 경화 공정들에 의해 다음 단계에서 함께 경화된다. 캐리어 요소로부터 베이스 요소로 배럴 너트에 의해 생기는 하중을 전달하기 위해, 베이스 요소는 바람직하게는 보강된 베어링 라미네이트(laminate)로서 구현된다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 캐리어 요소는 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암은 탄력적으로 변형 가능한 적어도 하나의 슬롯 섹션(slotted section)을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 슬롯 섹션이 탄력적으로 변형 가능한 라멜라들에 의해 형성된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 힌지 지지체가 회전익기, 특히 적어도 하나의 캐리어 요소가 베이스 요소에 단단히 장착되는 회전익기의 기어 박스에 장착 가능한 베이스 요소를 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 캐리어 요소가 베이스 요소에 결합된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암이 베이스 요소에 부착되는 적어도 하나의 나사에 나사 조임이 이루어지는 적어도 하나의 배럴 너트를 수용한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 캐리어 요소가 적어도 하나의 액추에이터 암을 수용하는 적어도 하나의 수용체를 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터 암을 회전 가능한 방식으로 지지하는 베어링이 있는 적어도 하나의 액추에이터 암의 힌지된 지지체를 위한 적어도 하나의 수용체가 제공된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터 암이 연관된 포크(fork) 장착 포인트에 의해 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 장착 부분에 피봇(pivotal) 방식으로 연결되는 포크로서 적어도 부분적으로 구현된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 상에 제공된 구면 베어링에 의해, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브에 장착되어 있는 스워시판 조립체가 제공되고, 이러한 스워시판 조립체는 제어 시스템이 장착되는 회전익기에서의 멀티블레이드 로터의 로터 블레이드들의 컬렉티브 및 주기적 피치를 제어하기 위해 제공된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 주기적 피치 제어를 수행하기 위해, 작동중인 스워시판 조립체의 경사를 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 레버가 제공되고, 이 경우 적어도 하나의 액추에이터 레버는 연관된 액추에이터 레버 피봇 베어링에 의해 적어도 하나의 액추에이터 암에 회전 가능하게 장착된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터 레버는 연관된 스워시판 제어 로드(rod)들에 의해 스워시판 조립체에 연결된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터 레버와 적어도 하나의 액추에이터 암은 제어 입력 유닛, 특히 혼합(mixing) 레버 기어 유닛을 구성한다.
본 발명은 또한 복수의 로터 블레이드를 가지는 멀티블레이드 로터와, 연관된 로터축을 구성하는 로터 샤프트가 있는 회전익기를 제공한다. 이러한 회전익기는 적어도 복수의 로터 블레이드의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 이러한 제어 시스템은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브가 로터 샤프트 상에서 연관된 로터축에 축이 같게 축 방향으로 옮겨질 수 있도록 로터 샤프트에 장착 가능한 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브; 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브에 피봇 가능하게 장착되고, 활동시 로터 샤프트에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브를 축 방향으로 옮기기 위해 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 액추에이터 암; 활동시 적어도 하나의 힌지 지지체 상에서의 적어도 하나의 액추에이터 암의 회전 움직임이, 로터 샤프트에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브의 로터 샤프트 상에서의 축 방향 변위를 야기하도록 적합하게 되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 상에서의 적어도 하나의 액추에이터 암의 피봇 움직임으로 변경 가능하도록, 적어도 하나의 액추에이터 암의 힌지된 지지체를 위해 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 힌지 지지체를 포함한다. 이러한 적어도 하나의 힌지 지지체는 적어도 하나의 액추에이터 암을 운반하기에 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 캐리어 요소를 포함하고, 이러한 적어도 하나의 캐리어 요소는 섬유 보강된 복합 재료를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 이어지는 상세한 설명에서 예에 의해 개요가 서술된다. 이들 첨부된 도면에서, 동일하거나 동일하게 기능을 하는 성분들과 요소들은 동일한 참조 번호들과 문자들로 표시가 되어 있고, 그 결과 이어지는 설명에서 오로지 한번만 설명된다.
도 1은 본 발명의 제어 시스템을 구비한 회전익기의 측면도와, 본 발명에 따른 제어 시스템의 확대된 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 힌지 지지체를 구비한, 도 1의 제어 시스템의 단순화된 버전의 개략적인 측면도.
도 3은 도 2의 힌지 지지체의 부분 단면도.
도 4는 도 3의 힌지 지지체의 사시도.
도 5는 도 4의 힌지 지지체의 분해 사시도.
도 6은 도 4의 힌지 지지체의 확대된 상세도.
도 7은 도 4의 힌지 지지체의 전형적인 작동을 예시하는 개략적인 도면.
도 8은 도 4의 힌지 지지체의 캐리어 요소의 전형적인 구현의 개략적인 도면.
도 9는 도 4의 힌지 지지체의 전형적인 작동을 예시하는 또 다른 개략적인 도면.
도 1은 랜딩 기어(6)에 연결되는 동체(2)를 구비한 회전익기(1)를 보여주고, 이러한 동체(2)는 테일 붐(tail boom)(2a)과 캐빈(2b)을 구성한다. 회전익기(1)는 작동 중에 양력과, 전진 추력 또는 후진 추력을 제공하기 위한 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)를 포함한다. 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)는, 연관된 로터 축(1f) 둘레에서 회전익기(1)의 작동시 회전하는 로터 샤프트(1e)에 연관된 로터 헤드(1d)에서 장착되는 복수의 로터 블레이드(1b, 1c)를 포함한다.
예를 들면, 회전익기(1)는 헬리콥터로서 구현되고, 이러한 헬리콥터는 작동 중에 역토크를 제공하도록 구성되는, 즉 수직축에 대해서 회전하는 회전익기(1)의 균형을 맞출 목적으로 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)의 회전에 의해 생성된 토크에 거스르도록 구성된 적어도 하나의 우선적으로 덮인(shrouded) 역토크 디바이스(3)를 포함한다. 이러한 적어도 하나의 역토크 디바이스(3)는 바람직하게는 범퍼(4), 테일 윙(5a), 및 핀(5)을 더 포함하는 테일 붐(2a)의 기미 섹션(aft section)에 예시적으로 제공된다. 테일 윙(5a)은 바람직하게는 그것의 기울어짐을 조정할 수 있고, 따라서 수평 안정판(stabilizer)의 기능을 따라잡을 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 회전익기(1)에는 적합한 수평 안정판이 제공된다.
하지만, 적어도 하나의 역토크 디바이스(3), 테일 윙(5a), 및 테일 붐(2a)의 기미 섹션에 제공된 범퍼(4)를 구비한 핀(5)은 회전익기(1)의 전형적인 일 구현예를 예시하기 위하여 단지 설명되고 그에 따라 본 발명은 제한하기 위한 것이 아니라는 점이 주목되어야 한다. 대신, 이후 설명된 바와 같은 본 발명은 마찬가지로 임의의 회전익기에 적용될 수 있고, 특히 기미 섹션의 각각의 구성과는 관계없이 어떠한 헬리콥터에도 적용될 수 있다.
일 양태에 따르면, 회전익기(1)는 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 블레이드들(1b, 1c)의 적어도 컬렉티브 피치와, 바람직하게는 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 블레이드들(1b, 1c)의 컬렉티브 및 주기적 피치를 제어하기 위한 제어 시스템(10)을 포함한다. 확대된 사시 세부도에서 더 상세히 설명되는 제어 시스템(10)은 우선적으로는 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 헤드(1d)와 회전익기(1)의 메인 기어 박스(7) 사이의 로터 샤프트(1e) 상에서 적어도 부분적으로 배치된다.
바람직하게, 제어 시스템(10)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)가 로터 샤프트(1e)의 로터 축(1f)에 축이 같게 축 방향으로 옮겨질 수 있도록, 도 2에서 더 상세하게 예시된 것처럼 장착 가능하고 로터 샤프트(1e)에 예시적으로 장착된 적어도 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)를 포함한다. 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)는 우선적으로는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 피봇 가능하게 장착되고, 활동시 로터 샤프트(1e)에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)를 축 방향으로 옮기도록 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)에 연결된다.
제어 시스템(10)은 활동시 적어도 하나의 힌지 지지체(21) 상의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 회전 움직임이, 미리 결정된 축 방향 변위 방향(32a)에서 로터 샤프트(1e)에 장착되는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 축 방향 변위를 야기하도록 적합하게 되어 있는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13) 상에서의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 피봇 움직임으로 변경 가능하도록, 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체에 관해 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 바람직하게 더 포함한다. 바람직하게 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 운반하기 위해 적합하게 되어 있고 섬유 보강된 복합 재료를 포함하는 적어도 하나의 캐리어 요소(도 3 내지 9에서의 21a)를 포함한다.
적어도 하나의 힌지 지지체(21)와, 더 구체적으로는 적어도 하나의 캐리어 요소(도 3 내지 9에서의 21a)는 우선적으로는 연관된 지지 부재(22)에 의해 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 운반한다. 이러한 지지 부재(22)는 바람직하게는 연관된 회전축을 구성하는 지지 로드(rod)로서 구현되고, 미리 결정된 회전 움직임 방향(31a)에서 전술한 회전 움직임을 수행하기 위해, 이러한 연관된 회전축 둘레에서 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 회전될 수 있다.
일 양태에 따르면, 제어 시스템(10)은 또한 적어도 하나의 비회전판(12a)과, 적어도 하나의 비회전판(12a)에 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 회전판(12b)을 구비한 스워시판 조립체(11)를 포함한다. 예시적으로, 적어도 하나의 회전판(12b)은 상부 스워시판을 구성하고, 적어도 하나의 비회전판(12a)은 이러한 스워시판 조립체(11)의 하부 스워시판을 구성한다.
적어도 하나의 비회전판(12a)과 적어도 하나의 회전판(12b)은 바람직하게는 적어도 부분적으로 디스크(disk) 모양을 하고 있고, 이들 판(12a, 12b) 사이의 상대적인 회전 움직임을 허용하는 볼 베어링 또는 연관된 롤러(roller)에 의해 서로 연결된다. 이러한 구성에서, 적어도 하나의 비회전판(12a)과 적어도 하나의 회전판(12b)은 바람직하게는 대개 겹쳐 놓여 있다. 하지만, 그것들은 또한 또는 대안적으로 적어도 부분적으로 고리 모양을 하고 있을 수 있다. 그러한 구성에서, 적어도 하나의 회전판(12b)은 대개 적어도 하나의 비회전판(12a)을 둘러싼다.
일 양태에 따르면, 적어도 하나의 회전판(12b)과 적어도 하나의 비회전판(12a)은 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a)을 가지는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 장착된다. 바람직하게, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드(15) 상에 미끄러지듯 배치된다. 이러한 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드(15)는, 예시적으로는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드(15)를 통해 세로 연장선에서 연장하는 적어도 하나의 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 샤프트(1e)를 적어도 부분적으로 수용하기 위해 적합하게 되어 있다. 또한, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드(15)는 회전익기(1)의 회전하지 않는 부분으로의 단단한 고정을 위해 적합하게 되어 있다. 예시적으로, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드(15)는 예컨대 나사 조임(screwing), 볼트 조임(bolting) 또는 본딩(bonding)에 의해 회전익기(1)의 메인 기어 박스(7)에 단단히 부착된다.
일 양태에 따르면, 적어도 하나의 회전판(12b)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a) 둘레에서 회전 가능하고, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13) 상에 제공되는 구면 베어링(14)에 적어도 하나의 비회전판(12a)을 가지고 장착된다. 예컨대, 구면 베어링(14)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 단단히 부착되거나 그것과 하나의 피스(piece)로 일체로 형성된 볼(ball)을 구비한 볼 조인트로서 구현된다.
바람직하게, 적어도 하나의 회전판(12b)과 적어도 하나의 비회전판(12a)은, 그것들이 상기 구면 베어링(14)에 의해 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a) 둘레에서 임의의 방향으로 경사질 수 있도록, 구면 베어링(14)에 장착된다. 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a)과, 적어도 하나의 비회전판(12a) 및 적어도 하나의 회전판(12b) 사이의 허용 가능한 경사각도는 우선적으로는 20°를 초과하지 않는다.
적어도 하나의 회전판(12b)은, 연관된 피치 제어 로드(16)에 의해, 로터 블레이드(1b, 1c)의 각각에 바람직하게 연결 가능하고, 예시적으로 연결된다. 그러므로 로터 블레이드(1b, 1c)와 개수가 같은 외부 방사상 U자형 갈고리(clevise)(17)가 적어도 하나의 회전판(12b)의 외부 주변부에 걸쳐 우선적으로는 고르게 분포되고, 각각의 그러한 외부 방사상 U자형 갈고리(17)에서는 연관된 피치 제어 로드(16)의 하부 단부를 관절로 잇는 볼 조인트(18)가 붙들려 있고, 그것의 상부 단부는 관절로 이어질 수 있으며 우선적으로는 또한 볼 조인트에서 로터 블레이드(1b, 1c) 중 연관된 것의 피치 레버에서 예시적으로 관절로 이어져 있다. 또한, 적어도 하나의 회전판(12b)이 적어도 간접적으로 회전 가능하게 연결되어 있고, 예로서 회전하는 암(19)으로서 구현되어 있는 적어도 하나의 연관된 회전하는 토크 링크(link)에 의해 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 샤프트(1e)에 예시적으로 연결되어 있다.
작동중인 적어도 하나의 회전판(12b)과 적어도 하나의 비회전판(12a)의 기울어짐 및/또는 축 방향 변위를 제어하기 위해, 제어 입력 유닛(20)이 제공된다. 이러한 제어 입력 유닛(20)은 우선적으로는 2개의 액추에이터 레버(20a)와 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 포함하고, 이 경우 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 우선적으로는 소위 혼합 레버 기어 유닛이라고 부르는 포크 유닛(20b)으로서 바람직하게 구현된다. 각각의 액추에이터 레버(20a)는 예시적으로는 제어 입력 유닛(20)의 측면 또는 외부 암으로서 구현되고, 바람직하게는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)에 회전 가능하게 연결되며, 이 경우 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 연관된 액추에이터 레버 피봇 베어링(30a)에 의해 내부 포크로서 예시적으로 구현된다.
적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)는, 적어도 하나의 비회전판(12a)과 따라서 로터 축(1f) 둘레의 임의의 요구된 경사 방향(11a)에서의 적어도 하나의 회전판(12b)의 경사짐을 제어하기 위한 연관된 스워시판 제어 로드(24)들에 의해, 적어도 하나의 비회전판(12a)에 연결됨으로써, 로터 블레이드(1b, 1c)의 주기적 피치 제어를 수행한다. 그러므로 연관된 스워시판 제어 로드(24)와 개수가 같은 외부 외부 방사상 U자형 갈고리(25)가 적어도 하나의 비회전판(12a)의 외부 주변부 상에 제공되고, 각각의 그러한 외부 방사상 U자형 갈고리(25)에서는, 연관된 스워시판 제어 로드(24)의 상부 단부를 관절로 잇는 볼 조인트(26)가 붙들려 있고, 그것의 하부 단부는 연관된 액추에이터 레버(20a)의 끝에 제공된 U자형 갈고리(27)에 붙들려 있는 대응하는 볼 조인트(28)에서 관절로 이어져 있다.
전술한 바와 같이, 작동 중인 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 축 방향 변위를 제어하기 위해 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 제공된다. 그러므로 대응하는 장착 포인트(29a)에서 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 장착 부분(23)에 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 회전 가능하게 연결된다. 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(1)의 전반적인 길이의 1/3까지 바람직하게 취하는 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 하부 섹션에서 또는 하부 섹션에 의해 장착 부분(23)이 예시적으로 형성된다.
제어 시스템(10)의 전술한 구성은 단지 예시의 목적을 위해 설명된 것이고, 그러한 구성에만 본 발명을 국한시키는 것이 아니라는 점이 주목되어야 한다. 대신, 다양한 수정예와 변형예가 당업자가 바로 이용 가능하고 당업자가 알아볼 수 있으며, 따라서 본 발명의 부분인 것으로 간주된다. 예컨대, 구면 베어링(14) 대신, 진동하는 방식으로 제어 시스템(10)의 스워시판 조립체(11)의 적어도 비회전판(12a)을 장착하기 위한 카단-조인트 또는 유-조인트 링을 구비한 짐벌 등이 사용될 수 있다.
제어 시스템(10)의 작동시, 지지 부재(22) 둘레에서 회전 움직임 방향(13a) 중 하나로의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 회전 움직임은, 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a)을 따라 축 방향 변위 방향(32a) 중 연관된 것 내로의 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)와, 따라서 스워시판 조립체(11)의 축 방향 변위로 변경된다. 그러므로 도 1의 로터 블레이드(1b, 1c)의 컬렉티브 피치가 제어될 수 있다.
또한, 회전 움직임 방향(31a) 중 하나로의 연관된 액추에이터 레버 피봇 베어링(30a) 둘레에서의 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)의 회전 움직임은, 연관된 슬라이딩 슬리브 축(13a) 둘레에서의 스워시판 경사 방향(11a) 중 대응하는 것 내로의 스워시판 조립체(11)의 기울어짐으로 연관된 스워시판 제어 로드(24)들을 통해 변경된다. 그러므로 도 1의 로터 블레이드(1b, 1c)의 주기적 피치는 제어될 수 있다.
도 2는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 가능한 회전 움직임 방향(31a), 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(130의 가능한 축 변위 방향(32a), 및 스워시판 조립체(11)의 가능한 스워시판 기울어짐 방향(11a)을 더 예시하기 위해, 스워시판 조립체(11), 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13), 및 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 있는 도 1의 제어 시스템(10)의 단순화된 개략적인 도면을 보여준다. 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)의 예시는 도면들의 단순화와 명확화를 위해 생략된다.
도 2는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 적합하게 되어 있는 제어 시스템(10)의 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 더 예시한다. 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 힌지 지지체(21)와, 더 구체적으로 적어도 하나의 힌지 지지체(21)의 적어도 하나의 캐리어 요소(도 3 내지 9에서 21a)가, 연관된 지지 부재(22)에 의해 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 우선적으로 운반한다. 역시 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 대응하는 장착 포인트(29a)에서 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 장착 부분(23)에 바람직하게 회전 가능하게 연결된다.
도 3은 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 보여준다. 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체에 관해 바람직하게 적합하게 되어 있다.
일 양태에 따르면, 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 운반하기 위해 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)를 포함한다. 이러한 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 우선적으로는 전술한 바와 같이, 섬유 보강된 복합 재료를 포함하고, 특히 유리 및/또는 탄소 섬유 보강된 복합 재료를 포함한다. 바람직하게, 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 수용하는 적어도 하나의 수용체(33f)를 포함한다. 적어도 하나의 수용체(33f)는 회전 가능한 방식으로 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 지지하는 베어링 또는 부싱을 구비한, 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 우선적으로 제공된다.
바람직하게, 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 적어도 하나의 그리고 우선적으로는 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33)을 포함한다. 도 3에서, 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33a, 33b)이 예시되어 있고, 이들은 연관된 상호연결 구역(33e)에서 우선적으로 상호 연결되어 있다. 하지만, 3개 이상의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암들 또한 예측되고, 예를 들면 도 4 및 도 5에 예시된 바람직한 실현예에서는 추가로 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33c, 33d)이 도시되어 있다.
2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33a, 33b) 중 적어도 하나와, 바람직하게는 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33)들 각각이 탄력적으로 변형 가능한 적어도 하나의 슬롯 섹션(37)을 우선적으로 포함한다. 적어도 하나의 슬롯 섹션(37)은, 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33a, 33b) 중 적어도 하나와, 바람직하게는 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)의 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33) 각각에서 생성된 슬롯들 또는 탄력적으로 변형 가능한 라멜라들에 의해 바람직하게 구성된다.
바람직하게, 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 도 1의 회전익기(1)에, 대 회전익기(1)의 기어 박스와, 특히 도 1의 메인 기어 박스(7)에 장착 가능한 베이스 요소(21b)를 더 포함한다. 예시적으로, 이러한 베이스 요소(21b)는 바람직하게는 보강된 베어링 라미네이트와 같은 베이스 플레이트(35)로서 구현되고, 적합한 나사(36)에 의해 메인 기어 박스(7)에 장착된다. 베이스 요소(21b)는 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)에 우선적으로 단단히 장착된다. 바람직하게, 베이스 요소(21b)는 또한 섬유 보강된 복합 재료, 특히 유리 및/또는 탄소 섬유 보강된 복합 재료를 포함한다.
일 양태에 따르면, 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 예시적으로는 각각의 지지 암 베이스(33g, 33h)에서 베이스 요소(21b)에 결합된다. 게다가, 또는 대안적으로 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33)들 중 적어도 하나와, 바람직하게는 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지 암(33) 각각은 베이스 요소(21b)에 부착되는 적어도 하나의 나사(도 5 및 도 6에서의 39)에 나사 조임이 이루어지는 적어도 하나의 배럴 너트(34)를 수용한다.
도 4는 도 3의 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 보여준다. 하지만, 도면의 단순화와 명확화를 위해, 그리고 이후 설명의 명확화와 간결함을 위해, 이후에는 하나의 힌지 지지체(21)만이 도시되고 설명된다는 점이 주목되어야 한다.
전술한 바와 같이, 힌지 지지체(21)는 바람직하게는 도 1 및 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체에 적합하게 되어 있고, 도 3에 따른 단일 캐리어 요소(21a)와 도 3의 베이스 플레이트(35)로서 구현되는 도 3에 따른 단일 베이스 요소(21b)를 예시적으로 포함한다. 캐리어 요소(21a)는 간단하게 하기 위해 33e라고도 라벨이 붙여진 연관된 상호 연결 구역에서 역시 상호 연결되어 있는 추가적인 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33c, 33d)과 함께, 도 3의 연관된 상호 연결 구역(33e)에서 상호 연결되는 도 3의 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)을 예시적으로 포함한다. 4개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b, 33c, 33d)은 도 3의 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33)을 구성한다. 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)은 도 3의 슬롯 섹션(37)을 포함하고, 마찬가지로 추가로 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33c, 33d)은 간단하게 하기 위해 37로도 라벨이 붙여진 슬롯 섹션들을 포함한다. 또한, 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)은 각각 도 3의 지지체 암 베이스(33h, 33g)를 포함하고, 추가로 2개의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33c, 33d)은 각각 연관된 지지체 암 베이스(33i, 33j)를 포함한다. 지지체 암 베이스(33g, 33h, 33i, 33j)는 도 3의 배럴 너트(34)를 수용한다.
일 양태에 따르면, 지지체 암(33g, 33i)은 서로 연결되고, 캐리어 요소(21a)의 제1 공통(common) 막대기 모양의(bar-shaped) 베이스를 형성한다. 마찬가지로, 지지체 암 베이스(33h, 33j)는 또한 서로 연결되고, 캐리어 요소(21a)의 제2 공통 막대기 모양의 베이스를 형성한다. 제1 공통 막대기 모양의 베이스와 제2 공통 막대기 모양의 베이스는 바람직하게는 평행하게 배치된다. 그러므로 그와 같은 캐리어 요소(21a)는 U자 모양으로 예시되어 있다.
전술한 바와 같이, 캐리어 요소(21a)는 각각의 지지체 암 베이스(33g, 33h)에서 그리고 우선적으로 마찬가지로 또한 각각의 지지체 암 베이스(33i, 33j)에서 베이스 요소(21b)에 결합된다. 바람직하게, 캐리어 요소(21a)는 제1 공통 막대기 모양의 베이스 및 제2 공통 막대기 모양의 베이스 내내, 베이스 요소(21b), 즉 베이스 플레이트(35)에 결합된다.
위에서 추가로 설명된 것처럼, 베이스 요소(21b), 즉 베이스 플레이트(35)는 도 3의 적합한 나사(36)에 의해, 도 1의 메인 기어 박스(7)에 장착된다. 그러므로 베이스 플레이트(35a)는 도 3의 적합한 나사(36)의 수용을 위해 적합하게 되고, 스루-홀(through-hole)들로서 우선적으로 구현되는 복수의 개구(35a)를 바람직하게 포함한다.
도 5는 도 3의 베이스 플레이트(35)로서 구현되는 베이스 요소(21b)와 캐리어 요소(21a)를 구비한, 도 3 및 도 4의 힌지 지지체(21)를 보여준다. 캐리어 요소(21a)는 복수의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33), 즉 각각 지지체 암 베이스(33g, 33h, 33i, 33j)를 포함하는 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b, 33c, 33d)을 포함한다. 베이스 요소(21b), 즉 베이스 플레이트(35)는 개구(35a)를 포함하고, 바람직하게는 지지체 암 베이스(33h, 33g, 33i, 33j)의 적어도 부분적인 수용을 위해, 즉 도 4를 참조하여 설명된 제1 및 제2 공통 막대기 모양의 베이스의 적어도 부분적인 수용을 위해 적어도 2개의 세로 홈(38)을 포함한다.
일 양태에 따르면, 세로 홈(38)에는 복수의 개구(38a)가 제공되고, 이러한 개구(38a)는 우선적으로는 스루-홀들로서 구현되고, 연관된 나사(39)의 수용을 위해 적합하게 되어 있다. 연관된 나사(39)는 지지체 암 베이스(33h, 33g, 33i, 33j)에서 수용되는, 도 3과 도 4의 배럴 너트(34) 내로 나사 조임이 이루어지기 위해 제공되고 접시머리 나사들로서 바람직하게 구현된다.
바람직하게, 제1 배럴 너트(34)는 보통 지지체 암 베이스(33h, 33g)에서 수용되고, 제2 배럴 너트(34)는 보통 지지체 암 베이스(33i, 33j)에서 수용된다. 그러므로 지지체 암 베이스(33h, 33g, 33i, 33j)는 전술한 바와 같이 본딩 연결에 의해 세로 홈(38)에 바람직하게 연결되고, 그러한 본딩 연결은 연관된 나사(39)에 의해 고정되는데, 이러한 연관된 나사(39)는 캐리어 요소(21a)가 배치되는 한쪽 변(side)에 반대쪽에 있는 베이스 플레이트(35)의 변으로부터 삽입되고, 그런 다음 지지체 암 베이스(33h, 33g, 33i, 33j)에서 수용되는 배럴 너트(34) 내로 나사 조임이 이루어진다.
도 6은 도 5를 참조하여 위에서 설명된 것과 같은 제1 배럴 너트(34)를 수용하는 지지체 암 베이스(33h, 33g)를 보여준다. 도 6은 또한 도 5의 베이스 플레이트(35)를 가로지르는 연관된 나사(39)와, 지지체 암 베이스(33h, 33g)를 적어도 부분적으로 예시하고, 이들은 제1 배럴 너트(34) 내로 나사 조임이 이루어진다. 연관된 나사(39)가 바람직하게는 접시머리 나사들로서 구현되기 때문에, 그것들은 우선적으로 지지체 암 베이스(33h, 33g)에 반대되는 방향에서 베이스 플레이트(35)로부터 돌출하지 않는다.
도 7은 도면들의 간단함과 명확함을 위해, 오로지 각각의 슬롯 섹션(37)을 구비한 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)에 의해서만 나타내어진 이전 도면들의 캐리어 요소(21a)를 보여준다. 캐리어 요소(21a)는 변형되지 않는 위치(40a)에 있는 것으로 예시되고, 변형된 위치(40b)에서 개략적으로 도시되어 있다. 일 양태에 따르면, 변형되지 않는 위치(40a)는 전술한 바와 같이 회전 가능한 방식으로 캐리어 요소(21a)에 수용되는, 도 1과 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 작동하지 않는, 즉 활성화되지 않는 위치에 대응한다.
작동시, 즉 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 활성화시, 액추에이터 암(20b)은 도 1과 도 2의 회전 움직임 방향(31a)에서 캐리어 요소(21a) 상에서 회전되고, 전술한 바와 같이 도 1과 도 2의 축 변위 방향(32a) 내로의 도 1과 도 2의 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)로의 축 변위를 유도한다. 이는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)에 의해 캐리어 요소(21a)에 인가되는 파생(resulting) 힘(41)을 가져온다. 일 양태에 따르면, 이러한 파생 힘(41)은 캐리어 요소(21a)가 그것의 변형된 위치(40b) 내로 움직이도록, 미리 결정된 변위 거리(43)에 관한 변위 방향(42) 내로의 캐리어 요소(21a)의 위쪽 부분의 변위를 가져오는 캐리어 요소(21a)의 탄력적인 변형을 야기한다.
도 1과 도 2의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)이 풀렸을 때, 캐리어 요소(21a)는 변형된 위치로부터 그것의 변형되지 않은 위치로 되돌아온다.
도 8은 이전 도면들의 캐리어 요소(21a)를 보여주는 것으로, 이러한 캐리어 요소(21a)는 도면의 간단함과 명확함을 위해 각각의 슬롯 섹션(37)을 구비한, 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b), 각각의 지지체 암 베이스(33h, 33g), 상호 연결 구역(33e), 및 수용체(33f)만으로 나타내어져 있다. 수용체(33f)에는 수용체(33f) 내로 슬리브(sleeve)의 형태로 된 섬유들로부터 얇은 조각으로 만들어지는 섬유 슬리브(44)가 예시적으로 제공된다. 바람직하게는 금속 부싱(bushing)이 섬유 슬리브(44) 내로 들러붙어서 글라이딩(gliding) 베어링을 구성한다. 하지만, 특히 베어링 링(ring)이나 적합한 부싱의 형태로 된 임의의 다른 글라이딩 베어링의 제공이 또한 예측된다.
일 양태에 따르면, 캐리어 요소(21a)는 2개의 단일 방향성(UD)-루프, 즉 외부 UD 루프(45)와 내부 UD 루프(46)를 포함하고, 이들 2가지 UD 루프 모두, 예컨대 우선적으로는 도 7의 파생 힘(41)에 의해 발생된 것과 같은 수직 하중을 운반하기 위해 우선적으로 적합하게 되어 있다. 외부 UD 루프(45)와 내부 UD 루프(46) 모두에는 각각 미리 결정된 휘기 쉬운 영역에서, 바람직하게는 캐리어 요소(21a)의 슬롯 섹션(37)들에서, 각각 슬롯이 있는 라멜라가 제공되는데, 즉 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)이 제공된다. 또한, UD 루프(45)는 바람직하게는 연장된 외부 베이스 부분(48)을 구성하고, UD 루프(46)는 바람직하게는 각각의 지지체 암 베이스(33h, 33g)에서 내부 보강된 부분(49)을 구성한다. 외부 베이스 부분(48)과 내부 보강된 부분(49)은 우선적으로 보강된 베어링 라미네이트로서 구현된다.
외부 UD 루프(45)와 내부 UD 루프(46)는 바람직하게는, 일치한 몰드들에서 따로따로 미리 형성되고, 수지 융합과, 종래 기술로부터 이미 공지되어 있는 공정일 수 있는, 적합한 경화 공정들에 의해 다음 단계에서 함께 경화된다. 상호 연결 구역(33e)에서, 바람직하게는 적합한 채움(fill) 요소(47)가 상호 연결 구역(33e)을 딱딱하게 하기 위해 제공된다.
도 9는 도면들의 간단함과 명확함을 위해, 도 7의 변형된 위치(40b)에서 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)의 슬롯 섹션(37)들에 의해서만 개략적으로 나타내어지는, 도 8의 캐리어 요소(21a)를 보여준다. 도 9는 변형된 위치(40b)에서의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b)의 가능한 탄력적인 변형을 예시한다.
1: 회전익기 1a: 멀티블레이드 로터
1b, 1c: 로터 블레이드 1d: 로터 헤드
1e: 로터 샤프트 1f: 로터축
2: 동체 2a: 테일 붐
2b: 캐빈 3: 역토크 디바이스
4: 범퍼 5: 핀
5a: 테일 윙 6: 랜딩 기어
7: 메인 기어 박스 10: 제어 시스템
11: 스워시판 조립체 11a: 스워시판 기울어짐 방향
12a: 비회전판 12b: 회전판
13: 비회전 슬라이딩 슬리브 13a: 슬라이딩 슬리브 축
14: 구면 베어링 15: 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브 가이드
16: 피치 제어 로드 17: 회전판 U자형 갈고리
18: 회전판 볼 조인트 19: 회전하는 암
20: 제어 입력 유닛 20a: 외부 액추에이터 레버
20b: 내부 액추에이터 암 21: 내부 액추에이터 암 힌지 지지체
21a: 캐리어 요소 21b: 베이스 요소
22: 내부 액추에이터 암 지지체 부재
23: 슬라이딩 슬리브 장착 부분
24: 스워시판 제어 로드 25: 비회전판 U자형 갈고리
26: 비회전판 볼 조인트 27: 액추에이터 암 U자형 갈고리
28: 액추에이터 암 볼 조인트 29a: 내부 액추에이터 암 장착 포인트
30a: 액추에이터 레버 피봇 베어링
31a: 액추에이터 암 회전 움직임 방향
32a: 슬라이딩 슬리브 축 변위 방향
33: 탄력적으로 변형 가능한 측면 지지체 암
33a, 33b, 33c, 33d: 탄력적으로 변형 가능한 측면 지지체 암
33e: 암 상호 연결 구역
33f: 내부 액추에이터 암 지지체 부재 수용체
33g, 33h, 33i, 33j: 측면 지지체 암 베이스
34: 배럴 너트 35: 베이스 플레이트
35a: 베이스 플레이트 개구 36: 나사
37: 각각의 라멜라 슬롯 섹션 38: 지지체 홈
38a: 지지체 홈 개구 39: 나사
40a: 변형되지 않는 위치 40b: 변형된 위치
41: 파생 힘 42: 변위 방향
43: 측면 변위 거리 44: 섬유 슬리브
45: 외부 루프 46: 내부 루프
47: 채움 요소 48: 외부 베이스 부분
49: 내부 보강된 부분

Claims (15)

  1. 회전익기(1)에서, 적어도 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 블레이드(1b, 1c)의 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템(10)으로서,
    상기 멀티블레이드 로터(1a)는 연관된 로터축(1f)을 구성하는 로터 샤프트(1e)를 포함하며,
    상기 시스템(10)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13), 적어도 하나의 액추에이터 암(20b), 및 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 포함하고,
    상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)는 그것이 상기 로터 샤프트(1e) 상에서 연관된 로터축(1f)에 축이 같게 축 변위 가능하도록, 상기 로터 샤프트(1e)에 장착 가능하고,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 피봇 가능하게 장착되며, 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 활성화시 상기 로터 샤프트(1e)에 장착되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)를 축의 방향으로 옮겨놓기에 적합하게 되어 있고,
    상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는, 활성화시 상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21) 상의 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 회전 움직임이 상기 로터 샤프트(1e)에 장착되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 로터 샤프트(1e) 상에서의 축 변위를 야기하도록 적합하게 되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13) 상의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 피봇 움직임으로 변경 가능하도록, 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 적합하게 되어 있으며,
    상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 운반하기에 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 섬유 보강된 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b, 33c, 33d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b, 33c, 33d)은 탄력적으로 변형 가능한 적어도 하나의 슬롯 섹션(slotted section)(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 슬롯 섹션(37)은 탄력적으로 변형 가능한 라멜라(lamella)들에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 회전익기(1), 특히 회전익기(1)의 기어 박스(7)에 장착 가능한 베이스 요소(21b)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 상기 베이스 요소(21b)에 단단히 장착되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 상기 베이스 요소(21b)에 결합되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 탄력적으로 변형 가능한 지지체 암(33a, 33b, 33c, 33d)은, 상기 베이스 요소(21b)에 부착되는 적어도 하나의 나사(39)에 나사 조임이 이루어지는 적어도 하나의 배럴 너트(barrel nut)(34)를 수용하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 수용하는 적어도 하나의 수용체(33f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    회전 가능한 방식으로 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 지지하는 베어링(44)을 구비한 적어도 하나의 수용체(33f)가, 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 연관된 포크(fork) 장착 포인트(29a)에 의해, 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 장착 부분(23)에 피봇(pivotal) 방식으로 연결되는 포크로서 적어도 부분적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    스워시판(swash plate) 조립체(11)가 제공되고, 상기 스워시판 조립체(11)는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13) 상에 제공된 구면 베어링(14)에 의해 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 장착되어 있고,
    상기 스워시판 조립체(11)는 상기 제어 시스템(10)이 장착되는 회전익기(1)에서 멀티블레이드 로터(1a)의 로터 블레이드(1b, 1c)의 컬렉티브 피치와 주기적 피치를 제어하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    주기적 피치 제어를 수행하기 위해 작동중인 상기 스워시판 조립체(11)의 기울어짐을 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)가 제공되고,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)는 연관된 액추에이터 레버 피봇 베어링(30a)에 의해 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)는 연관된 스워시판 제어 로드(24)에 의해 상기 스워시판 조립체(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 레버(20a)와 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은, 제어 입력 유닛(20), 특히 혼합 레버 기어 유닛(20)을 구성하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
  15. 회전익기(1)로서,
    상기 회전익기(1)는 복수의 로터 블레이드(1b, 1c)와, 연관된 로터축(1f)을 구성하는 로터 샤프트(1e)를 가지는 멀티블레이드 로터(1a)를 구비하고,
    상기 복수의 로터 블레이드(1b, 1c)의 적어도 컬렉티브 피치를 제어하기 위한 제어 시스템(10)이 제공되며, 상기 제어 시스템(10)은 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13), 적어도 하나의 액추에이터 암(20b), 및 적어도 하나의 힌지 지지체(21)를 포함하고,
    상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)는 그것이 상기 로터 샤프트(1e) 상에서 연관된 로터축(1f)에 축이 같게 축 변위 가능하도록, 상기 로터 샤프트(1e)에 장착 가능하며,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)에 피봇 가능하게 장착되고, 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)은 활성화시 상기 로터 샤프트(1e)에 장착되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)를 축의 방향으로 옮기기에 적합하게 되어 있으며,
    상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는, 활성화시 상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21) 상의 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 회전 움직임이 상기 로터 샤프트(1e)에 장착되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13)의 로터 샤프트(1e) 상에서의 축 변위를 야기하도록 적합하게 되는 상기 회전하지 않는 슬라이딩 슬리브(13) 상의 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 피봇 움직임으로 변경 가능하도록, 상기 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)의 힌지된 지지체를 위해 적합하게 되어 있으며,
    상기 적어도 하나의 힌지 지지체(21)는 적어도 하나의 액추에이터 암(20b)을 운반하기에 적합하게 되어 있는 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐리어 요소(21a)는 섬유 보강된 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익기.
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