KR20210040726A - 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정익 비행체의 적어도 일부에 설치되고, 상기 고정익 비행체)와 연결되는 연결부와, 홈 또는 홀 형태의 커플링부가 형성된 허브와, 상기 허브에 연결된 블레이드를 구비한 리프트 로터; 및 이륙 장소에 배치되고, 동력발생기와 상기 동력발생기에 의해 회전하고 상기 커플링부에 길이방향으로 슬립 가능하게 끼워질 수 있는 접속부이 마련된 회전부재를 구비한 발사장치;를 포함하고, 상기 회전부재에 의해 상기 리프트 로터가 회전하고 상기 리프트 로터에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터가 상기 회전부재로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체가 공중으로 이륙하는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템을 개시한다.

Description

고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법{VERTICAL TAKEOFF AND LANDING SYSTEM FOR AIRCRAFT HAVING FIXED WING AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정익 비행체를 활주로 없이 수직 이착륙시킬 수 있는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법에 관한 것이다.
고정익 항공기와 같은 비행체는 많은 상업적, 군사적 및 민간 업무를 수행한다. 고정익 항공기는 장거리 순항 시에 효율적이고, 무인항공기의 경우 다중로터식의 항공기에 비해 상대적으로 적은 연료로 장거리 비행이 가능한 장점이 있다. 그러나, 고정익 항공기는 통상 이륙을 위해 가속하고 착륙을 위해 감속하는 데 충분히 긴 활주로 공간을 필요로 한다.
이러한 고정익 항공기의 단점을 극복하기 위해서, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 이륙할 때에 레일 발사대에서 고무벨트, 공압, 로켓 등의 추진력으로 이륙하는 방법이 존재한다. 이는 기체에 순간적으로 급격한 가속도를 주어 기체가 발사대를 떠나기 전에 실속 속도 이상의 속도를 얻게 하여 이륙거리를 줄이는 방법이다.
하지만, 레일 발사대를 이용하는 방법도 레일 발사대의 설치를 위한 공간이 많이 필요하고 차량 탑재도 곤란한 문제가 있다.
대안으로, 특허문헌 2에는 다중 로터 운반항공기에 발사대를 설치하여 고정익 무인항공기를 발사하는 구조를 가진 무인항공기에 대한 공중 발사 및/또는 회수, 그리고 이와 관련된 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2는 고정익 무인항공기의 발사를 위해 다중로터 운반 항공기가 필요하므로 운용이 복잡하고 고정익 무인항공기를 지상에서 신속히 이륙시키기 어려운 단점이 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-1013851호(2011.02.01) 특허문헌 2: 한국공개특허공보 제2017-0040103호(2017.04.12)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 활주로나 레일 발사대 없이 고정익 비행체를 이륙시킬 수 있는 구조를 가진 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 고정익 비행체를 이륙시키기 위한 엔진을 이륙 장소에 배치하여 고정익 비행체의 구조를 간소화하고 중량을 줄일 수 있는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고정익 비행체의 적어도 일부에 설치되고, 상기 고정익 비행체와 연결되는 연결부와, 홈 또는 홀 형태의 커플링부가 형성된 허브와, 상기 허브에 연결된 블레이드를 구비한 리프트 로터; 및 이륙 장소에 배치되고, 동력발생기와 상기 동력발생기에 의해 회전하고 상기 커플링부에 길이방향으로 슬립 가능하게 끼워질 수 있는 접속부이 마련된 회전부재를 구비한 발사장치;를 포함하고, 상기 회전부재에 의해 상기 리프트 로터가 회전하고 상기 리프트 로터에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터가 상기 회전부재로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체가 공중으로 이륙하는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템을 제공한다.
본 발명은 상기 고정익 비행체 또는 상기 리프트 로터의 일부에 걸려서 상기 고정익 비행체의 이륙을 선택적으로 허용하는 래치수단;을 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 허브를 둘러싸는 래디얼 베어링과 상기 래디얼 베어링으로부터 방사상으로 연장되어 상기 고정익 비행체에 고정된 지지암을 구비하고, 상기 래디얼 베어링의 내륜에는 상기 허브의 일부가 끼워져서 고정되고 외륜에는 상기 지지암이 연결될 수 있다.
상기 리프트 로터는 상기 고정익 비행체의 날개 또는 동체의 일부가 뚫려서 형성된 원형의 로터 배치공간에 배치되고, 상기 로터 배치공간 주변에는 상기 고정익 비행체가 이륙한 이후에 상기 리프트 로터를 선택적으로 덮을 수 있는 커버가 회동 개폐 가능하게 설치되고, 상기 래디얼 베어링 및 상기 지지암이 상기 블레이드의 회전축 방향으로 바깥쪽에 위치할 수 있다.
상기 허브에 연결되어 상기 리프트 로터의 회전력으로부터 전기를 발생시켜서 저장하고, 상기 고정익 비행체의 수직 착륙 시에는 상기 리프트 로터를 회전시키기 위한 전원을 제공하는 에너지 변환장치;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 적어도 일부에 리프트 로터가 설치되고, 상기 리프트 로터에는 커플링부가 형성된 허브와 상기 허브에 연결된 블레이드가 구비된 고정익 비행체를 준비하는 단계; (b) 동력발생기와 상기 동력발생기에 의해 회전하고 상기 커플링부에 끼워질 수 있는 접속부가 마련된 회전부재를 구비한 발사장치를 준비하는 단계; (c) 상기 접속부와 상기 커플링부가 서로 끼워지도록 상기 발사장치 위에 상기 고정익 비행체를 셋팅하는 단계; (d) 상기 발사장치를 구동하여 상기 리프트 로터를 고속 회전시키는 단계; 및 (e) 상기 리프트 로터에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터가 상기 회전부재로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체가 공중으로 이륙하는 단계;를 포함하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 활주로나 레일 발사대 없이 고정익 비행체를 이륙시킬 수 있으므로 이륙 시스템을 간소화할 수 있고, 차량 등과 같이 협소한 장소에서도 고정익 비행
Figure pat00001
를 이륙시킬 수 있다.
둘째, 고정익 비행체를 이륙시키기 위한 엔진이 이륙 장소에 배치되므로 고정익 비행체의 구조를 간소화하고 중량을 줄일 수 있고 연료를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발며의 바람직한 실시예에 따른 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 고정식 비행체의 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템의 구성도이며, 도 2는 본 발명이 적용된 고정식 비행체의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정익 비행체(1)의 수직 이착륙 시스템은 고정익 비행체(1)에 설치된 적어도 하나 이상의 리프트 로터(10)와, 이륙 장소에 배치된 발사장치(20)를 포함한다.
고정익 비행체(1)는 도면에 도시된 바와 같이 전익기에 한정되지 않고 다양한 공지의 항공기, 드론, 완구비행기 등이 해당될 수 있다.
리프트 로터(10)는 고정익 비행체(1)의 적어도 일부에 설치되고, 상기 고정익 비행체와 연결되는 연결부(14)와, 홈 또는 홀 형태의 커플링부(11)가 형성된 허브(12)와, 상기 허브(12)에 연결된 블레이드(13)를 구비한다. 리프트 로터(10)는 적어도 하나가 고정익 비행체(1))의 동체, 날개, 무게중심 등에 설치된다.
발사장치(20)는 이륙 장소에 배치되고, 동력발생기(21)와 상기 동력발생기(21)에 의해 회전하고 상기 커플링부(11)에 길이방향으로 슬립 가능하게 끼워질 수 있는 접속부(23)이 마련된 회전부재(22)를 구비한다.
본 발명에 따르면, 회전부재(22)에 의해 상기 리프트 로터(10)가 회전하고 상기 리프트 로터(10)에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터(10)가 상기 회전부재(22)로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체(1)가 공중으로 이륙하게 된다.
래치수단은 고정익 비행체(1) 또는 리프트 로터(10)의 일부에 걸려서 상기 고정익 비행체의 이륙을 선택적으로 허용한다.
연결부(14)는 상기 허브(12)를 둘러싸는 래디얼 베어링(15)과 상기 래디얼 베어링(15)으로부터 방사상으로 연장되어 상기 고정익 비행체(1)에 고정된 지지암을 구비하고, 상기 래디얼 베어링(15)의 내륜에는 상기 허브(12)의 일부가 끼워져서 고정되고 외륜에는 상기 지지암이 연결된다.
리프트 로터(10)는 상기 고정익 비행체(1)의 날개 또는 동체의 일부가 뚫려서 형성된 원형의 로터 배치공간에 배치되고, 상기 로터 배치공간 주변에는 상기 고정익 비행체가 이륙한 이후에 상기 리프트 로터(10)를 선택적으로 덮을 수 있는 커버가 회동 개폐 가능하게 설치되고, 상기 래디얼 베어링(15) 및 상기 지지암이 상기 블레이드(13)의 회전축 방향으로 바깥쪽에 위치한다.
에너지 변환장치는 허브(12)에 연결되어 상기 리프트 로터(10)의 회전력으로부터 전기를 발생시켜서 저장하고, 상기 고정익 비행체(1)의 수직 착륙 시에는 상기 리프트 로터(10)를 회전시키기 위한 전원을 제공한다.
본 발명에 따른 고정익 비행체(1)의 수직 이착륙 방법은, 적어도 일부에 리프트 로터(10)가 설치되고, 상기 리프트 로터(10)에는 커플링부(11)가 형성된 허브(12)와 상기 허브(12)에 연결된 블레이드(13)가 구비된 고정익 비행체(1)를 준비하는 과정과, 동력발생기(21)와 상기 동력발생기(21)에 의해 회전하고 상기 커플링부(11)에 끼워질 수 있는 접속부(23)가 마련된 회전부재(22)를 구비한 발사장치(20)를 준비하는 과정과, 상기 접속부(23)와 상기 커플링부(11)가 서로 끼워지도록 상기 발사장치(20) 위에 상기 고정익 비행체(1)를 셋팅하는 과정과, 상기 발사장치(20)를 구동하여 상기 리프트 로터(10)를 고속 회전시키는 과정과, 상기 리프트 로터(10)에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터(10)가 상기 회전부재(22)로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체(1)가 공중으로 이륙하는 과정을 포함한다.
상기 고정익 비행체(1)의 이륙을 래치수단으로 선택적으로 허용할 수 있다.
또한, 상기 고정익 비행체(1)가 이륙한 이후에 커버가 회동시켜서 상기 리프트 로터(10)를 선택적으로 덮는 것이 가능하다.
상기 허브(12)에 연결된 에너지 변환장치를 이용해 상기 리프트 로터(10)의 회전력으로부터 전기를 발생시켜서 저장하고, 상기 고정익 비행체(1)의 착륙 시에는 상기 에너지 변환장치를 이용해 상기 리프트 로터(10)를 회전시키면서 수직 착륙할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명은 활주로나 레일 발사대 없이 고정익 비행체를 이륙시킬 수 있으므로 이륙 시스템을 간소화할 수 있고, 고정익 비행체(1)의 구조를 간소화하고 중량을 줄일 수 있고 연료를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 고정익 비행체 10: 리프트 로터
20: 발사장치 22: 회전부재
23: 동력발생기

Claims (9)

  1. 고정익 비행체의 적어도 일부에 설치되고, 상기 고정익 비행체와 연결되는 연결부와, 홈 또는 홀 형태의 커플링부가 형성된 허브와, 상기 허브에 연결된 블레이드를 구비한 리프트 로터; 및
    이륙 장소에 배치되고, 동력발생기와 상기 동력발생기에 의해 회전하고 상기 커플링부에 길이방향으로 슬립 가능하게 끼워질 수 있는 접속부이 마련된 회전부재를 구비한 발사장치;를 포함하고,
    상기 회전부재에 의해 상기 리프트 로터가 회전하고 상기 리프트 로터에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터가 상기 회전부재로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체가 공중으로 이륙하는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정익 비행체 또는 상기 리프트 로터의 일부에 걸려서 상기 고정익 비행체의 이륙을 선택적으로 허용하는 래치수단;을 더 포함하는 고정익 비행체)의 수직 이착륙 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 허브를 둘러싸는 래디얼 베어링과 상기 래디얼 베어링으로부터 방사상으로 연장되어 상기 고정익 비행체에 고정된 지지암을 구비하고,
    상기 래디얼 베어링의 내륜에는 상기 허브의 일부가 끼워져서 고정되고 외륜에는 상기 지지암이 연결된 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리프트 로터는 상기 고정익 비행체의 날개 또는 동체의 일부가 뚫려서 형성된 원형의 로터 배치공간에 배치되고,
    상기 로터 배치공간 주변에는 상기 고정익 비행체가 이륙한 이후에 상기 리프트 로터를 선택적으로 덮을 수 있는 커버가 회동 개폐 가능하게 설치되고,
    상기 래디얼 베어링 및 상기 지지암이 상기 블레이드의 회전축 방향으로 바깥쪽에 위치한 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 허브에 연결되어 상기 리프트 로터의 회전력으로부터 전기를 발생시켜서 저장하고, 상기 고정익 비행체의 수직 착륙 시에는 상기 리프트 로터를 회전시키기 위한 전원을 제공하는 에너지 변환장치;를 더 포함하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 시스템.
  6. (a) 적어도 일부에 리프트 로터가 설치되고, 상기 리프트 로터에는 커플링부가 형성된 허브와 상기 허브에 연결된 블레이드가 구비된 고정익 비행체를 준비하는 단계;
    (b) 동력발생기와 상기 동력발생기에 의해 회전하고 상기 커플링부에 끼워질 수 있는 접속부가 마련된 회전부재를 구비한 발사장치를 준비하는 단계;
    (c) 상기 접속부와 상기 커플링부가 서로 끼워지도록 상기 발사장치 위에 상기 고정익 비행체를 셋팅하는 단계;
    (d) 상기 발사장치를 구동하여 상기 리프트 로터를 고속 회전시키는 단계; 및
    (e) 상기 리프트 로터에서 발생한 양력에 의해 상기 리프트 로터가 상기 회전부재로부터 분리되면서 상기 고정익 비행체가 공중으로 이륙하는 단계;를 포함하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 단계 (e)에서,
    상기 고정익 비행체의 이륙을 래치수단으로 선택적으로 허용하는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 단계 (e)에서,
    상기 고정익 비행체가 이륙한 이후에 커버가 회동시켜서 상기 리프트 로터를 선택적으로 덮는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 단계 (e)에서,
    상기 허브에 연결된 에너지 변환장치를 이용해 상기 리프트 로터의 회전력으로부터 전기를 발생시켜서 저장하고, 상기 고정익 비행체의 착륙 시에는 상기 에너지 변환장치를 이용해 상기 리프트 로터를 회전시키면서 수직 착륙하는 것을 특징으로 하는 고정익 비행체의 수직 이착륙 방법.
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