KR20220151102A - 주기적 피치각 조정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 실시형태는 로터(110) 또는 프로펠러의 주기적 피치각 조정 장치(200), 이러한 주기적 피치각 조정 장치(200)를 구비한 로터(110), 및 이러한 로터(110)를 구비한 회전익기(100)에 관한 것이다. 주기적 피치각 조정 장치(200)는, 로드(240a, 240b)가 중심점(223)에 대해 이동 가능하도록 관련 피치 축(235a, 235b) 중심으로 로터 블레이드(212a, 212b)를 회전시키는 레버(230a, 230b), 베어링(220)과 레버(230a, 230b)를 기계적으로 연결하는 로드(240a, 240b)를 포함하며, 상기 베어링(220)은 이동 가능하고 한 위치의 한 피치 각도로부터 다른 위치(265)의 다른 피치 각도로 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 조정하도록 구성된 중심 로드(250)에 부착된다.
Description
본 발명은 로터 및 프로펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로터 또는 프로펠러의 로터 블레이드의 주기적 피치각을 제어하기 위한 주기적 피치각 조정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 로터 및 이러한 로터를 구비한 회전익기에 관한 것이다.
로터는 일반적으로 작동 중에 미리 결정된 방향으로 추력을 생성하기 위해 구비된다. 로터의 로터 블레이드에 의해 생성된 추력은 로터 축을 중심으로 로터 블레이드의 회전 속도를 제어하거나 또는 로터 블레이드의 공기역학적 양력 계수를 제어하는 두 가지 방식으로 제어될 수 있다. 공기역학적 양력 계수는 일반적으로 로터 블레이드의 기본 피치 각도를 조정함으로써 제어된다.
또한, 피치각 조정은 예를 들어 비 축방향 유입 장(inflow field)에서 작동하는 동안, 즉 기류가 로터 평면에 수직인 구성 요소를 갖고, 동시에 로터 평면에 대해 횡방향의 구성 요소를 갖는 경우, 공기 속도의 비대칭을 보상하기 위해 바람직하다. 비 축방향 유입 장에서, 일부 로터 블레이드는 측면 기류에 대해 회전하는 반면, 다른 로터 블레이드는 측면 기류와 함께 회전하므로 현재 위치에 따라 다른 로터 블레이드에서 불균형한 양력이 발생한다. 불균형한 양력은 종종 로터 블레이드에 진동 응력을 유발한다. 회전 위치에 따라 각 로터 블레이드의 피치 각도를 개별적으로 제어하는 것(때로는 "주기적 피치 제어" 또는 "주기적 피치 작동"이라고도 함)은 모든 로터 블레이드에 균등하게 분산된 양력으로 이어질 수 있다.
로터 블레이드의 피치 각도를 제어하려면, 로터 어셈블리에서 유연한 조인트의 능동적 또는 수동적 제어가 필요하다. 능동적으로 제어되는 로터 어셈블리에서, 각 관련 로터 블레이드는 방위각 회전에 대해 개별적으로 연결 및 제어되며, 이는 종종 각 로터 블레이드의 피치 각도를 개별적으로 조정하기 위해 외부 에너지 공급 장치가 있는 능동 제어 수단을 필요로 하는 복잡하고 무겁고 비용 집약적인 피치 조정 장치를 필요로 한다.
능동적으로 제어되는 로터 어셈블리에는 일반적으로 주기적인 것뿐만 아니라 양력 및 항력에 대해 효과적이기 위해 집합적 피치 조정 장치가 구비된다. 피치 조정 장치가 구비되어 능동적으로 제어되는 로터 어셈블리의 예는 특허문헌 US 2,684,721, EP 1 985 536, DE 10 2005 007 129, DE 10 2004 053 001, US 3,556,674, US 3,228,629, GB 576 876, GB 612 688, GB 662 3240, GB 807 4223, 및 US 3,508,841에 설명되어 있다.
그러나, 주기적 및 집합적 피치 조정 장치는 일반적으로 비교적 큰 복잡성과 무게로 구현되며 비용 집약적이고 복잡한 제어 메커니즘 및 감시 수단의 구현이 필요하다. 보다 구체적으로, 주기적 및 집합적 피치 조정 장치는 일반적으로 경사판(swash plate)에 의해 또는 각각의 로터 마스트 주위에서 축방향으로 이동 가능한 링에 의해 이동되는 피치 제어 로드를 포함한다.
특허문헌 EP 3 533 710 B1에서는 로터 블레이드 및 수동 피치각 조정 장치를 갖는 로터 또는 프로펠러에 대해 기술하고 있다. 수동형 피치각 조정장치는 레버, 로드, 중심 로드를 포함한다. 레버는 로터 블레이드에 연결되어 각 피치 축을 중심으로 로터 블레이드를 회전시킨다. 로드는 레버에 연결되고 로터 평면 외부에 위치한 중심점을 통해 레버를 서로 기계적으로 연결한다. 중심 로드는 중심점을 로터 축의 길이 방향에 위치한 기준점과 연결한다. 수동적 피치각 조정 장치는 로터 블레이드의 주기적인 피치 조정을 가능하게 한다.
미국특허 US 2,978,037에서는. (a)헬리콥터 로터 블레이드의 피치와 (b)블레이드 또는 그 여러 블레이드의 주기적 피치 변경을 동시에 집합적으로 조정하기 위한 안정화 시스템에 대해서 기술하고 있다. 안정화 시스템은 내부 및 외부 환형 부재의 간단한 배열로 구성된다. 내부 환형 부재는 고정된 편심 축을 중심으로 회전할 수 있다. 외부 환형 부재는 내부 환형 부재를 중심으로 회전 가능하게 배치되고, 관절형 연결 부재에 의해 헬리콥터 로터의 블레이드에 연결되어 후자의 피치를 변경한다. 로터는 또한 블레이드 콘의 경사를 나타내고 그 경사를 로터 블레이드의 집합적 피치 및 개별 피치 변동의 동시 상호 의존적 조정으로 자동 변환하기 위한 로드 수단을 더 포함한다. 즉, 블레이드 콘 전체의 경사(tilting)는 양력 균형을 위한 입력으로 사용되며, 편심축의 고정된 위치로 인해 안정화 시스템이 한 비행 방향으로만 작동한다. 따라서 측풍이나 측면 비행의 영향은 이 안정화 시스템으로 회복될 수 없다.
미국특허 US 3,756,743 A에서는, 독립적으로 사인파 주기적 피치 제어가 스파이더(spider)의 매개체를 통해 그 위에 중첩되도록 허용하면서, 각 블레이드가 비 사인파 주기적인 피치 변경을 가져오기 위해 로터에 의해 추적된 경로를 중심으로 회전할 때, 로터의 각 블레이드의 블레이드 받음각(angle of attack)을 변경하기 위한 수단을 포함하는 회전익 항공기의 고정 로터용 허브에 대해서 기술하고 있으며, 상기 수단은 각 블레이드 루트와 연관되고 각 블레이드에 대한 스핀들을 포함하며, 상기 스핀들은 허브의 회전 가능한 구성요소에서 회전 운동을 위해 등거리로 장착되고 내부 단부에서 플런저와 각각 나선형 스플라인 결합되어 있으며, 그의 내부 단부는 고정 캠을 지지하고 외부 주변이 미리 결정된 주변 프로파일을 가지고 있어 각 블레이드에 대해 방위각 위치와 관련된 블레이드 받음각이 회전익 항공기의 속도에 맞게 변경될 수 있다.
미국특허 US 3,132,696 A에서는, 회전익 항공기의 제트 구동 날개에 대한 집합적 및 주기적 피치 제어 장치로서, 항공기의 날개와 함께 회전할 수 있는 로터 허브 수단, 상기 날개에 작동 가스를 전달하기 위한 상기 허브 수단에 형성된 도관 수단, 상기 허브 수단을 회전 가능하게 지지하는 수단을 포함하는 고정 부재로서, 중공 실린더 수단, 상기 실린더 수단 내에서 축방향으로 이동 가능한 중공 피스톤 수단, 상기 날개 및 상기 피스톤 수단에 작동 가능하게 연결되어 상기 피스톤 수단의 일방 향 이동 시 날개 각도를 증가시키는 수단을 포함하는 고정 부재, 상기 공정 부재에 형성되고 상기 허브 수단에 작동 가스를 전달하기 위해 상기 허브 수단에서 상기 도관 수단과 연통하는 도관 수단을 포함하는 집합적 및 주기적 피치 제어 장치에 대해서 기술하고 있다.
미국특허 US 2,663,374 A에서는, 본체, 일반적으로 수직 축을 중심으로 회전하기 위해 상기 본체에 장착된 피동 부재, 횡축을 중심으로 블레이드 피치 조정을 위해 상기 부재에 피벗 가능하게 장착된 블레이드를 갖는 리프팅 로터로서, 상기 로터가 상기 수직 및 횡축의 교차 부분에 대해 경사 조정을 위한 상기 부재에 피벗 가능하게 장착되는 리프팅 로터, 상기 본체로부터 지지되고 협동적으로 작동하는 메커니즘을 포함하고 상기 로터 블레이드의 집합적 피치 제어를 위해 상기 횡축에 대해 상기 로터 블레이드를 조정하기 위해 상기 어셈블리를 상기 로터와 연결하는 볼-소켓 어셈블리를 포함하는 제어 수단, 및 상기 로터의 블레이드의 주기적 피치 제어를 위한 상기 어셈블리의 경사 조정을 위해 상기 제어 수단에 작동 가능하게 연결된 수직 병진이동 가능한 푸시-풀 수단을 포함하는 주기적 피치 제어 메커니즘을 포함하는 항공기에 대해서 기술하고 있다.
인용된 선행 특허문헌 중 일부는 수동 피치각 조정 장치에 대해서 기술하고 있다. 다른 장치들은 액추에이터의 복잡한 배열을 필요로 하며, 이는 유지 관리에 대한 반복적인 비용을 포함하여 추가 비용을 발생시킨다.
종래 기술의 한계 및 결점을 기반으로 한, 본 발명의 목적은 로터 헤드 및 로터 블레이드를 갖는 로터용 주기적 피치각 조정 장치를 제공하는 데 있다. 주기적 피치각 조정 장치는 비교적 간단하고, 경량이며, 구입 및 유지 보수 비용이 낮아야 한다. 또한, 주기적 피치각 조정 장치는 균형 잡힌 양력으로 인해 로터 헤드와 로터 축의 휨 모멘트 및 진동이 감소된 측면 기류의 경우 로터 시스템의 효율성을 높여야 한다.
이러한 과제는 청구항 1의 특징을 포함하는 주기적 피치각 조정 장치에 의해 해결된다.
더욱 구체적으로, 로터 평면에서 로터 축을 중심으로 회전하는 로터 헤드 및 로터 블레이드를 구비한 로터용 주기적 피치각 조정 장치는,
기준점;
로터 평면 외부의 중심점에 위치하는 베어링;
상기 로터 블레이드의 제1 로터 블레이드에 연결되어 제1 피치축을 중심으로 상기 제1 로터 블레이드를 회전시키는 제1 레버;
상기 로터 블레이드의 제2 로터 블레이드에 연결되어 제2 피치축을 중심으로 상기 제2 로터 블레이드를 회전시키는 제2 레버;
제1 및 제2 로드가 중심점에 대해 이동 가능하도록 제1 및 제2 레버를 베어링과 중심점에서 기계적으로 연결하고, 제1 및 제2 로드가 단일 로드로서 일체로 형성되는 제1 및 제2 로드;
제1 위치에서 제1 레버, 제2 레버 및 단일 로드를 서로 연결하는 연결부; 및
상기 베어링을 기준점과 연결하는 중심 로드로서, 상기 중심 로드가 로터 축과 고정된 각도를 형성하는 제1 위치로부터 중심 로드가 로터 축과 동일한 고정 각도를 형성하는 제2 위치로 이동 가능하고, 제1 및 제2 위치는 상이하고, 그리고 중심 로드가 제1 위치에서 제1 및 제2 로터 블레이드의 주기적 피치 각도를 제1 피치 각도로 조정하고 제2 위치에서 제1 피치 각도와 상이한 제2 피치 각도로 조정하도록 구성되어 있는 중심 로드를 포함한다.
예시적으로, 로터는 로터 허브 및 로터 헤드를 포함할 수 있으며, 이에 의해 로터 허브는 로터 헤드를 중심으로 회전하도록 구성된다. 로터 블레이드는 로터 블레이드의 받음각의 변경(즉, 피치 각도의 변경)를 가능하게 하도록 로터 허브에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 편심 베어링 저널은 바람직하게는 로터 축으로부터 떨어져 로터 헤드에 부착될 수 있다.
레버는 로터 블레이드에 견고하게 연결되는 것이 바람직하다. 로드는 편심 베어링 저널을 레버와 연결할 수 있다. 로드와 레버 사이의 연결 반대쪽에 밸런스 웨이트(balance weight)가 필요할 수 있다. 로터 블레이드의 위치에 따라, 편심 베어링 저널에 대한 로드와 레버의 연결 사이의 거리가 변경되므로 로터 블레이드의 편향이 이 오프셋을 보상한다. 로터 블레이드는 원주에 걸쳐 주기적으로 받음각을 변경하므로, 전진하는 로터 블레이드는 받음각이 작고, 후퇴 로터 블레이드는 상대적으로 더 큰 받음각을 갖는다.
제시된 주기적 피치 배열 장치는 로터 시스템의 복잡성을 약간 증가시키는 동시에 공기 역학적 거동을 크게 개선해야 한다.
주기적 피치각 조정은 유도된 공기 속도의 분포와 로터 블레이드 표면의 양력 생성을 개선한다. 향상된 공기역학으로 인해, 관련 회전익기의 순항 속도가 증가할 수 있다. 증가된 순항 속도의 장점 외에도, 개선된 공기 역학으로 인한 효율성 증가도 있다.
또한, 보다 균일한 양력 생성은 회전익기의 하중과 서비스 수명에 긍정적인 영향을 미친다. 전진하는 로터 블레이드의 높은 속도와 복귀하는 로터 블레이드의 낮은 유속으로 인해 발생하는 부하 변동은 이러한 방식으로 감소될 수 있다.
조정 가능한 편심으로, 공중 정지와 순항의 두 가지 비행 상태에 대한 최적화가 가능하다.
일 양태에 따르면, 로터 축에 대한 베어링이 구비된 중심 로드의 제1 이동은 제1 및 제2 레버의 제1 및 제2 회전 운동을 유발하는 제1 및 제2 로드의 제2 이동을 유발하고, 이에 의해 제1 및 제2 피치 축을 중심으로 각각 제1 및 제2 로터 블레이드의 제1 및 제2 회전을 유발한다.
일 양태에 따르면, 주기적 피치각 조정 장치는 제2 위치에 배치되는 밸런스 웨이트를 추가로 포함하고, 여기서 제1 및 제2 위치는 로터 축의 대향 측면 상에 있다.
일 양태에 따르면, 베어링은 제1 위치에서 로터 축으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 축으로부터의 제2 거리를 갖고, 로터 축으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다.
일 양태에 따르면, 베어링은 제1 위치에서 로터 평면으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 평면으로부터의 제2 거리를 가지며, 여기서 로터 평면으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다.
일 양태에 따르면, 주기적 피치각 조정 장치는 중심 로드에 결합되고 중심 로드를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 구성된 모터를 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 주기적 피치각 조정 장치는 모터와 중심 로드 사이에 연결되고 로터 축으로부터 베어링의 거리 또는 로터 평면으로부터 베어링의 거리 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된 조정 장치를 더 포함한다.
일 양태에 따르면, 조정 장치는 중심 로드를 둘러싸고 제1 위치로부터 제2 위치로 중심 로드를 안내하는 가이드 홈을 추가로 포함한다.
일 양태에 따르면, 조정 장치는 모터에 연결되는 제어 레버를 더 포함하고, 여기서 모터는 제어 레버는 모터를 이동시켜 제어 레버가 가이드 홈의 중심 로드를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킨다.
일 양태에 따르면, 중심 로드는 로터 헤드 내부에 위치된다.
또한, 로터는 전술한 바와 같은 주기적 피치각 조정 장치 및 로터 평면에서 로터 축을 중심으로 회전하는 로터 블레이드를 포함할 수 있다.
또한, 회전익기는 전술한 바와 같은 로터를 가질 수 있다.
실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명에서 예로서 개략적으로 설명된다. 이러한 첨부 도면에서, 동일하거나 동일하게 기능하는 구성요소 또는 소자는 동일한 참조 번호 및 문자로 지정되므로 다음 설명에서 한 번만 설명된다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 예시적인 회전익기의 도면이다.
도 2a는 일부 실시형태에 따른 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 도면이다.
도 2b는 일부 실시형태에 따른 도 2a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 단면도이다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른 로터 허브 주위로 연장되는 레버를 갖는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 도면이다.
도 3b는 일부 실시형태에 따른 도 3a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 단면도이다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 4개의 로터 블레이드 및 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 도면이다.
도 5는 일부 실시형태에 따른 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 6a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈을 포함하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 6b는 일부 실시형태에 따른 제어 레버를 포함하는 조정 장치 및 모터를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 7a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈 및 제어 레버를 포함하는 조정 장치 및 모터를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 7b는 일부 실시형태에 따른 도 7a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 8a는 일부 실시형태에 따른 로터 평면으로부터의 거리 및 로터 축으로부터의 거리를 조정하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 8b는 일부 실시형태에 따른 도 8a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 9a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈에서 중심 로드를 안내하는 제어 레버를 포함하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 9b는 일부 실시형태에 따른 도 9a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 10a는 일부 실시형태에 따른 로터 헤드 내부에 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 도면이다.
도 10b는 일부 실시형태에 따른 도 10a의 예시적인 로터의 단면도이다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 예시적인 회전익기의 도면이다.
도 2a는 일부 실시형태에 따른 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 도면이다.
도 2b는 일부 실시형태에 따른 도 2a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 단면도이다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른 로터 허브 주위로 연장되는 레버를 갖는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 도면이다.
도 3b는 일부 실시형태에 따른 도 3a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 단면도이다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 4개의 로터 블레이드 및 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 갖는 예시적인 로터의 도면이다.
도 5는 일부 실시형태에 따른 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 6a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈을 포함하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 6b는 일부 실시형태에 따른 제어 레버를 포함하는 조정 장치 및 모터를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 7a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈 및 제어 레버를 포함하는 조정 장치 및 모터를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 7b는 일부 실시형태에 따른 도 7a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 8a는 일부 실시형태에 따른 로터 평면으로부터의 거리 및 로터 축으로부터의 거리를 조정하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 8b는 일부 실시형태에 따른 도 8a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 9a는 일부 실시형태에 따른 가이드 홈에서 중심 로드를 안내하는 제어 레버를 포함하는 조정 장치를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 도면이다.
도 9b는 일부 실시형태에 따른 도 9a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 10a는 일부 실시형태에 따른 로터 헤드 내부에 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 구비한 예시적인 로터의 도면이다.
도 10b는 일부 실시형태에 따른 도 10a의 예시적인 로터의 단면도이다.
예시적인 실시형태는 적어도 2개의 로터 블레이드를 갖는 임의의 로터 또는 프로펠러에 포함될 수 있다. 예를 들어, 실시형태는 원하는 경우 운송 차량의 로터 또는 프로펠러에 포함될 수 있다.
도 1은 운송 차량의 예를 도시한다. 운송 차량은 비행기, 쿼드콥터, 헬리콥터 또는 기타 회전익 운송 차량일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 운송 차량은 헬리콥터로 예시적으로 도시된 회전익기(100)일 수 있다. 따라서, 단순성과 명료성을 위해, 회전익기(100)는 이하 "헬리콥터"(100)로 지칭된다.
예시적으로, 헬리콥터(100)는 헬리콥터(100)의 기체를 형성하는 동체(120)를 갖는다. 동체(120)는 적절한 랜딩 기어에 연결되고 예시적으로 캐빈(123) 및 후방 동체(127)를 형성한다. 후방 동체(127)는 테일 붐(130)에 연결된다.
예시적으로, 헬리콥터(100)는 작동 중에 양력 및 전방 또는 후방 추력을 제공하기 위한 적어도 하나의 다중 블레이드 로터(110)를 가질 수 있다. 적어도 하나의 다중 블레이드 로터(110)는 로터 허브(113)가 구비된 로터 샤프트(115)에 연결된 로터 헤드(114)에 장착되는 적어도 2개의 로터 블레이드(112)를 포함하고, 이는 로터 평면(119)에서 관련 로터 축(117)을 중심으로 헬리콥터(100)의 작동 중에 회전한다.
예를 들어, 헬리콥터(100)는 작동 중에 카운터 토크를 제공하도록 구성된, 즉 요(yaw)의 관점에서 헬리콥터(100)의 균형을 이루기 위해 적어도 하나의 로터(110)의 회전에 의해 생성된 토크에 대응하도록 구성된 적어도 하나의 카운터 토크 장치(140)를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 카운터 토크 장치(140)가 가려질 수 있다.
적어도 하나의 카운터 토크 장치(140)는 예시적으로 테일 붐(130)의 후방 섹션에 제공되고 테일 로터(145)를 가질 수 있다. 테일 붐(130)의 후방 섹션은 핀(150)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 테일 붐(130)에는 적절한 수평 스태빌라이저(135)가 구비될 수 있다.
필요한 경우, 적어도 하나의 다중 블레이드 로터(110) 및/또는 테일 로터(145)는 각각의 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 조정하기 위한 주기적 피치각 조정 장치를 포함할 수 있다.
도 2a는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)를 구비한 예시적인 로터(110)를 도시하고, 도 2b는 도 2a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)를 갖는 예시적인 로터(110)의 단면도를 도시한다.
예시적으로, 로터(110)는 로터 블레이드(112)를 포함할 수 있다. 로터 블레이드(112)는 로터 평면(119)에서 로터 축(117)을 중심으로 회전할 수 있다. 예시적으로, 로터 블레이드(112)는 로터 헤드(114) 중심으로 및 그에 의해 로터 축(117) 중심으로 로터 블레이드(112)와 함께 회전하는 로터 허브(113)에 장착될 수 있다. 바람직하게는, 로터 블레이드(112)는 로터 허브(113)에 회전 가능하게 장착되어 피치 축(235a, 235b)을 중심으로 하는 회전을 통해 피치 각도를 변경할 수 있다.
주기적 피치각 조정 장치(200)는 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 조정하도록 구성될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 기준점(210) 및 로터 평면(119) 외부의 중심점(223)에 위치하는 베어링(220)을 포함할 수 있다.
예시적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 로터 블레이드(112)의 제1 로터 블레이드(212a)에 연결되는 제1 레버(230a)와, 로터 블레이드(112)의 제2 로터 블레이드(212b)에 연결되는 제2 레버(230b)를 포함할 수 있다. 제1 레버(230a)는 제1 피치 축(235a)을 중심으로 제1 로터 블레이드(212a)를 회전시킬 수 있고, 제2 레버(230b)는 제2 피치 축(235b)을 중심으로 제2 로터 블레이드(212b)를 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 제1 및 제2 로드(240a, 240b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 로드(240a, 240b)는 제1 및 제2 로드(240a, 240b)가 중심점(223)에 대해 이동 가능하도록 제1 및 제2 레버(230a, 230b)를 중심점(223)에서 베어링(220)과 기계적으로 연결할 수 있다.
원하는 경우, 도 2a의 제1 및 제2 로드(240a, 240b)는 단일 로드(240)로서 일체로 형성될 수 있다. 선택적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 연결부(270)를 포함할 수 있다. 연결부(270)는 제1 위치(290)에서 제1 레버(230a), 제2 레버(230b) 및 단일 로드(240)를 연결할 수 있다.
예시적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 베어링(220)과 기준점(210)을 연결하는 중심 로드(250)를 포함할 수 있다. 중심 로드(250)는 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 고정 각도를 형성하는 제1 위치로부터 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 동일한 고정 각도를 형성하는 제2 위치로 이동될 수 있으며, 이에 의해 제1 및 제2 위치는 다르다.
중심 로드(250)와 로터 축(117) 사이의 고정 각도는 임의의 각도일 수 있다. 예를 들어, 고정 각도는 0°일 수 있다. 즉, 중심 로드(250)는 로터 축(117)과 평행할 수 있다.
일 예로서, 베어링(220)은 제1 위치에서 로터 축(117)으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 축(117)으로부터의 제2 거리를 가질 수 있으며, 여기서 로터 축(117)으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다. 다른 예로서, 베어링(220)은 제1 위치에서 로터 평면(119)으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 평면(119)으로부터의 제2 거리를 가질 수 있으며, 여기서 로터 평면(119)으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다.
원하는 경우, 베어링(220)은 자유도 1만 있는 피벗 베어링으로 구현될 수 있으며, 중심 로드(250)는 기준점(210)에서 회전 가능하게 장착될 수 있다.
제1 위치로부터 제2 위치로의 중심 로드(250)의 이동을 통해, 중심 로드(250)는 제1 위치에서 제1 및 제2 로터 블레이드(212a, 212b)의 주기적 피치 각도를 제1 피치 각도로 조정하고 제2 위치에서 제1 피치 각도와 다른 제2 피치 각도로 조정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 로터 축(117)에 대한 베어링(220)과 함께 중심 로드(250)의 제1 이동은 제1 및 제2 레버(230a, 230b)의 제1 및 제2 회전 이동을 유발하는 제1 및 제2 로드(240a, 240b)의 제2 이동을 유발하고, 그에 따라 제1 및 제2 피치 축(235a, 235b) 각각을 중심으로 한 제1 및 제2 로터 블레이드(212a, 212b)의 제1 및 제2 회전을 유발한다.
예시적으로, 주기적 피치 각도 조정 장치(200)는 로터 축(117)을 중심으로 한 회전 과정에 걸쳐 로터 블레이드(112)의 받음각을 변경한다. 예시적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 로터 축(117)을 중심으로 한 회전 과정에 걸쳐 로터 블레이드(112)의 받음각을 변경한다. 로터 축(117)을 중심으로 한 로터 블레이드(112)의 회전 과정에 걸쳐, 상대 기류에서(즉, 회전익기와 동일한 방향에서) 전방으로 이동하는 로터 블레이드(112)(예를 들어, 도 2a의 로터 블레이드(212a))는 때때로 전진 로터 블레이드라고도 하며, 상대 기류(즉, 회전익기와 반대 방향)(예를 들어, 도 2a의 로터 블레이드(212b))에서 후방으로 이동하는 로터 블레이드(112)는 때때로 또한 후퇴 로터 블레이드라고 한다.
예를 들어, 로터(110)가 있는 회전익기가 비행 방향(205)으로 비행하고 로터 블레이드(112)가 회전 방향(207)으로 로터 축(117)을 중심으로 회전하는 상황을 고려하고자 한다.
이러한 상황에서, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 전진하는 로터 블레이드(즉, 도 2a에 도시된 위치에서 제1 로터 블레이드(212a))의 받음각을 감소시키고 후퇴 로터 블레이드(즉, 도 2a에 도시된 위치의 제2 로터 블레이드(212b))의 받음각을 증가시킴으로써 제1 및 제2 로터 블레이드(212a, 212b)의 주기적인 피치 각도를 조정할 수 있다. 예시적으로, 주기적인 피치 각도(즉, 받음각)는 비행 속도에 따라 조정될 수 있다.
일 예로서, 제1 비행 속도로부터 제2 비행 속도로 비행 속도가 증가하면, 전진하는 로터 블레이드(즉, 도 2a에 도시된 위치에서 제1 로터 블레이드(212a))의 받음각을 제1 받음각으로부터 제2 받음각으로 감소시키고 후퇴 로터 블레이드(즉, 도 2a에 도시된 위치의 제2 로터 블레이드(212b))의 받음각을 제3 받음각으로부터 제4 받음각으로 증가시킬 수 있다.
다른 예로서, 제2 비행 속도로부터 제1 비행 속도로 비행 속도가 감소하면, 전진하는 로터 블레이드(212a)의 받음각을 제2 받음각으로부터 제1 받음각으로 증가시키고 후퇴 로터 블레이드(212b)의 받음각을 제4 받음각으로부터 제3 받음각으로 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 밸런스 웨이트(280)를 포함할 수 있다. 밸런스 웨이트(280)는 로터 축(117)을 중심으로 로터(110)가 회전하는 동안 불균형을 방지할 수 있다. 이러한 불균형은 로터(110)에 심각한 손상을 일으킬 수 있다.
밸런스 웨이트(280)는 제2 위치(295)에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 위치(290,295)는 로터 블레이드(112)와 함께 로터 축(117)을 중심으로 회전한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 위치(290,295)는 로터 축(117)의 반대 쪽에 있다.
도 3a는 로터 허브(113) 주위로 연장되는 레버(230a, 230b)를 갖는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)가 구비된 예시적인 로터(110)의 도면이고, 도 3b는 도 3a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)를 갖는 예시적인 로터(110)의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b의 주기적 피치각 조정 장치(200)는 레버(230a, 230b)가 제2 위치(295)에서 연장 및 연결된다는 점에서 도 2a 및 도 2b의 주기적 피치각 조정 장치(200)와 상이하다. 따라서, 레버(230a, 230b)는 동일하고 따라서 상호 교환 가능하며, 이는 로터(110)의 상이한 부품의 수를 감소시킨다.
또한, 밸런스 웨이트(280)는 세장형(elongated) 레버(230a, 230b)가 연결되는 제2 위치(295)에 배치될 수 있다. 세장형의 연결된 레버(230a, 230b)와 밸런스 웨이트(280)의 결과로서, 도 3a 및 도 3b의 주기적 피치각 조정 장치(200)는 도 2a 및 도 2b의 주기적 피치각 조정 장치(200)에 비해 개선된 구심력 분포를 가질 수 있다.
도 4는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200) 및 로터 평면에서 로터 축(117)을 중심으로 회전하는 4개의 로터 블레이드(112)를 갖는 예시적인 로터(110)의 도면이다. 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)는 로터 평면 외부의 중심점(223)에 배치된 베어링(220)을 포함할 수 있다.
일 예로서, 레버(230a, 230b, 230c, 230d)는 각각의 로터 블레이드(112)에 연결될 수 있고, 각각의 피치 축(235a, 235b, 235c, 235d)을 중심으로 각각의 로터 블레이드(112)를 회전시킬 수 있다.
예시적으로, 로드(240a, 240b, 240c, 240d)는 각각의 레버(230a, 230b, 230c, 230d)를 중심점(223)에서 베어링(220)과 기계적으로 연결할 수 있어 로드(240a, 240b, 240c, 240d)가 중심점(223)에 대해 상대적으로 이동 가능하다.
원한다면, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 분배 요소를 포함할 수 있다. 분배 요소는 베어링(220)과 로드(240a, 240b, 240c, 240d) 사이의 연결을 확립할 수 있다.
일 예로서, 분배 요소는 제1, 제2, 제3 및 제4 볼 조인트를 포함할 수 있다. 제1, 제2, 제3, 제4 볼 조인트는 각각 중심점(223)에서 베어링(220)과 제1, 제2, 제3, 제4 로드(240a, 240b, 240c, 240d)를 연결할 수 있다. 원한다면, 4개의 추가 볼 조인트는 제1, 제2, 제3 및 제4 로드(240a, 240b, 240c, 240d)를 제1, 제2, 제3 및 제4 레버(230a, 230b, 230c, 230d)와 각각 연결할 수 있다.
예를 들어, 주기적 피치 조정 장치(200)는 베어링(220)을 기준점과 연결하는 중심 로드(250)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 베이스 포인트는 로터 헤드(114) 상에 배치될 수 있다.
중심 로드(250)는, 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 고정 각도를 이루는 제1 위치로부터 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 동일한 고정 각도를 형성하는 제2 위치로 이동될 수 있다.
따라서, 중심 로드(250)는 제1 위치에서 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 제1 피치 각도로 조정하고 제2 위치에서 제1 피치 각도와 상이한 제2 피치 각도로 조정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 로터 축(117)에 대한 베어링(220)과 함께 중심 로드(250)의 제1 이동은 레버(230a, 230b, 230c, 230d)의 회전 이동을 일으키는 로드(240a, 240b, 240c, 240d)의 제2 이동을 유발할 수 있고, 이에 의해 각각 피치 축(235a, 235b, 235c, 235d)을 중심으로 로터 블레이드(112)의 회전을 유발할 수 있다.
예시적으로, 모터 및/또는 조정 장치는 베어링(220)과 함께 중심 로드(250)를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있다. 도 5 내지 도 9b는 베어링(220)과 함께 중심 로드(250)를 이동시키도록 구성된 조정 장치 및/또는 모터를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치를 도시한다. 단순함과 명료함을 위해, 도 5 내지 도 9b의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치로부터 일부 특징은 생략되었다. 예를 들어, 로드(240) 및 레버(230) 및 로터 블레이드(120)와의 연결은 명시적으로 도시되어 있지 않다. 그러나 도 5 내지 도 9b의 주기적 피치각 조정 장치는, 원하는 경우, 도 2a 내지 도 4의 임의의 주기적 피치각 조정 장치(200) 및 로터(110)와 통합될 수 있다.
도 5는 모터(510) 및 예시적인 조정 장치(520)를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(510)는 중심 로드(250)에 결합될 수 있고, 중심 로드(250)를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모터(510)는 조정 장치(520)를 통해 중심 로드(250)에 결합될 수 있다.
모터(510)와 중심 로드(250) 사이에 결합되는 조정 장치(520)는 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 또는 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다.
예시적으로, 모터(510)는 조정 장치(520)를 통해 중심 로드(250)를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있는 임의의 액추에이터일 수 있다. 예를 들어, 모터(510)는 각도 또는 선형 위치의 정밀한 제어를 가능하게 하는 임의의 회전식 액추에이터 또는 선형 액추에이터일 수 있다. 원한다면, 모터(510)는 서보모터일 수 있다. 이러한 서보 모터는 전기 모터 및 위치 피드백을 위한 센서를 포함할 수 있다.
일 예로서, 베어링(220)은 제1 위치에서 로터 축(117)으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 축(117)으로부터의 제2 거리를 가질 수 있고, 이에 의해 로터 축(117)으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다. 다른 예로서, 베어링(220)은 제1 위치에서 로터 평면(119)으로부터의 제1 거리 및 제2 위치에서 로터 평면(119)으로부터의 제2 거리를 가질 수 있고, 이에 의해 로터 평면(119)으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다.
예시적으로, 조정 장치(520)는 플랫폼(540)을 포함할 수 있다. 주기적 피치각 조정 장치(200)의 기준점(210)은 플랫폼(540) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 중심 로드(250)는 기준점(210)에서 플랫폼(540)에 고정적으로 부착될 수 있다.
예로서, 조정 장치(520)는 레그(530a, 530b)를 포함할 수 있다. 레그(530a, 530b)는 플랫폼(540)에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 또한, 레그(530a)는 로터 헤드(114)에 회전 가능하게 부착될 수 있는 반면, 레그(530b)는 모터(510)에 고정적으로 부착될 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 조정 장치(520)는 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 및 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리 둘 모두를 동시에 조정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 모터(510)가 축(550)을 중심으로 회전하는 회전 액추에이터인 상황을 고려하고자 한다. 이 상황에서, 모터(510)는 플랫폼(540) 및 그에 의해 베어링(220)을 이동시켜 로터 축(117)과 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리가 변경되도록 할 수 있다.
베어링(220)이 로터 축(117) 상에 위치하고 로터 평면(119)으로부터 가장 멀리 위치하는 경우, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 모든 로터 블레이드의 피치 각도를 동일하게 되도록 조정할 수 있다. 따라서 로터는 정지 비행에 최적화되어 있다.
베어링(220)이 로터 축(117)으로부터 가장 멀리 위치하고 로터 평면(119)에 가장 근접하게 위치하는 경우, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 전진 및 후퇴 로터 블레이드의 주기적 피치 각도를 가장 큰 피치 각도 차이를 갖도록 조정할 수 있다. 따라서 로터는 빠른 전진 비행에 최적화되어 있다.
도 6a는 가이드 홈(630)을 포함하는 조정 장치(520)를 갖는 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이다.
예시적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 중심 로드(250)를 포함한다. 중심 로드(250)는 기준점을 중심점(223)에 위치하는 베어링(220)과 연결할 수 있다.
바람직하게는, 중심 로드(250)는 제1 위치(260)로부터 제1 위치(260)와 다른 제2 위치(265)로 이동 가능하여, 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 제1 위치(260)의 제1 피치 각도로부터 제2 위치(265)에서 제2 피치 각도로 조정한다.
예시적으로, 가이드 홈(630)은 중심 로드(250)를 둘러쌀 수 있다. 원하는 경우, 가이드 홈(630)은 중심 로드(250)를 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 안내할 수 있다. 예를 들어, 가이드 홈(630)은 로터 축(117)에 대해 회전할 수 있으며, 이에 따라 중심 로드(250)를 제1 위치(260, 265)로 이동시킴으로써 중심 로드를 이동시켜 베어링(220)의 편심도(즉, 로터 축(117)으로부터 제1 거리(610)에서 제2 거리(620)까지의 거리)를 변경할 수 있다.
따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 베어링(220)은 제1 위치(260)에서 로터 축(117)으로부터의 제1 거리(610) 및 제2 위치(265)에서 로터 축(117)으로부터의 제2 거리(620)를 가질 수 있으며, 이에 의해 로터 축(117)으로부터의 제1 및 제2 거리(610, 620)는 상이하다. 원하는 경우, 베어링(220)은 제1 위치(260)에서 로터 평면(119)으로부터의 제1 거리 및 제2 위치(265)에서 로터 평면(119)으로부터의 제2 거리를 가질 수 있으며, 이에 의해 로터 평면(119)으로부터의 제1 및 제2 거리는 상이하다.
예를 들어, 가이드 홈(630)은 로터 헤드(114)의 일부로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 가이드 홈(630)은 로터 헤드(114)의 커버에 있는 홈일 수 있다.
도 6b는 모터(510) 및 제어 레버(730)를 포함하는 조정 장치(520)를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 모터(510)는 로터 축(117)으로부터 떨어져 로터 헤드(114) 상에 위치될 수 있다. 예시적으로, 모터(510)는 로터 축(117)에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 원하는 경우, 모터(510)는 로터 축(117)에 대해 일정 각도만큼 기울어진 축을 중심으로 회전할 수 있다.
제어 레버(730)는 모터(510)의 회전에 의해 제어 레버(730)가 회전하도록 모터(510)에 연결될 수 있다. 예시적으로, 제어 레버(730)는 중심 로드(250)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제어 레버(730)는 중심 로드(250)를 둘러싸는 포크 형상을 가질 수 있으며, 제어 레버(730)의 회전에 의해 중심 로드(250)가 이동될 수 있다.
원하는 경우, 중심 로드(250)는 가이드 홈(630) 내에서 이동할 수 있다. 예를 들어, 모터(510)는 제어 레버(730)가 가이드 홈(630) 내의 중심 로드(250)를 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 이동시키도록 제어 레버(730)를 이동시킬 수 있다.
도 7a는 가이드 홈(630) 및 제어 레버(730)를 포함하는 모터(510) 및 조정 장치(520)를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이고, 도 7b는 도 7a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 단면도이다.
예시적으로, 모터(510)는 로터 축(117) 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 모터(510)는 도 7b에 도시된 바와 같이 로터 헤드(114)에 내장될 수 있다. 원하는 경우, 모터(510)는 제1 회전 방향(740) 또는 제2 회전 방향(745)으로 로터 축(117)을 중심으로 회전할 수 있다.
조정 장치(520)의 제어 레버(730)는 모터(510)가 제어 레버(730)를 이동시키도록 모터(510)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어 레버(730)는 로터 축(117)을 중심으로 하는 모터(510)의 회전에 응답하여 로터 축(117)을 중심으로 회전할 수 있다.
조정 장치(520)의 가이드 홈(630)은 중심 로드(250)를 둘러싸고 중심 로드(250)의 임의의 운동을 안내할 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 가이드 홈(630)은 로터 축에서 로터 평면(119)으로부터 가장 멀리 떨어져 있고, 로터 축(117)으로부터 증가된 거리로 로터 평면(119)에 접근하는 구배를 가질 수 있다. 구배는 일정할 수 있다.
원하는 경우, 구배는 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 구배는 로터 축(117)으로부터의 거리에 따라 변할 수 있다. 일 예로서, 구배는 로터 축(117)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 다른 예로서, 기울기는 로터 축(117)으로부터의 거리에 따라 감소할 수 있다. 또 다른 예로서, 구배는 먼저 증가 또는 감소한 다음, 로터 축(117)으로부터의 증가된 거리에 따라 감소 또는 증가할 수 있다.
제어 레버(730)는 활(bow) 형상일 수 있고, 중심 로드(250)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제어 레버(730)는 모터(510)의 반대쪽 단부에 포크 또는 루프를 가질 수 있으며, 이에 의해 제어 레버(730)는 가이드 홈(630) 내에서 중심 로드(250)를 이동시킬 수 있다. 예시적으로, 모터(510)와 제어 레버(730)는 가이드 홈(630)의 중심 로드(250)를 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 이동시킬 수 있다.
일 예로서, 모터(510)가 위에서 볼 때(즉, 도 7a에 도시된 회전 방향(740)에서 볼 때), 반시계 방향으로 회전하는 상황을 고려하고자 한다. 이 상황에서, 활 모양의 제어 레버(730)는 회전 방향(740)으로 이동할 수 있고, 이에 의해 중심 로드(250)를 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 이동시킬 수 있다.
중심 로드(250)가 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 이동함에 따라, 중심 로드(250)에 연결된 베어링(220)도 위치를 변경한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 베어링(220)은 제1 위치(260)에서 로터 축(117)으로부터의 제1 거리(610)를 갖고, 제2 위치(265)에서 로터 축(117)과 다른 제2 거리(620)를 갖는다. 동시에, 베어링(220)은 제1 위치(260)에서 로터 평면(119)으로부터의 제1 거리(710) 및 제2 위치(265)에서 로터 평면(119)으로부터 제2의 상이한 거리(720)를 갖는다.
다른 예로서, 모터(510)가 위에서 볼 때(즉, 도 7a에 도시된 회전 방향(745)에서 볼 때) 시계 방향으로 회전하는 상황을 고려하고자 한다. 이 상황에서, 활 모양의 제어 레버(730)는 회전 방향(745)으로 이동할 수 있고, 이에 의해 중심 로드(250)를 제2 위치(265)로부터 제1 위치(260)로 이동할 수 있다.
중심 로드(250)가 제2 위치(265)로부터 제1 위치(260)로 이동함에 따라, 중심 로드(250)에 연결된 베어링(220)도 위치를 변경한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 베어링(220)은 제2 위치(265)에서 로터 축(117)으로부터의 제2 거리(620)를 갖고, 제1 위치(260)에서 로터 축(117)으로부터의 제1, 상이한 거리(610)를 갖는다. 동시에, 베어링(220)은 제2 위치(265)에서 로터 평면(119)으로부터의 제2 거리(720) 및 제1 위치(260)에서 로터 평면(119)으로부터의 제1, 상이한 거리(710)를 갖는다.
따라서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 모터(510) 및 조정 장치(520)는 로터 축(117)으로부터의 거리 및 로터 평면(119)으로부터의 거리 둘 모두를 동시에 조정하도록 구성된다.
도 8a는 로터 평면(119)으로부터의 거리 및 로터 축(117)으로부터의 거리를 조정하는 조정 장치(520)를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이고, 도 8b는 도 8a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치의 단면도이다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 로터 헤드(114)의 상부는 로터 평면(119)에 대해 경사질 수 있다. 특히, 로터 헤드(114)의 상부와 로터 평면(119) 사이의 거리는 로터 축(117)에서 가장 클 수 있고, 로터 축(117)으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소할 수 있다.
예시적으로, 모터(510)는 로터 헤드(114)의 상부에 장착될 수 있다. 모터(510)는, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 로터 헤드(114)의 상부의 경사에서 로터 축(117)으로부터 떨어져 배치될 수 있다.
예를 들어, 조정 장치(520)의 제어 레버(730)는 모터(510)가 제어 레버(730)를 이동시키도록 모터(510)에 연결될 수 있다. 원하는 경우, 가이드 홈이 중심 로드(250)를 둘러싸고 중심 로드(250)의 임의의 운동을 안내할 수 있다.
제어 레버(730)는 중심 로드(250)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제어 레버(730)는 제어 레버(730)가 가이드 홈에서 중심 로드(250)를 이동시킬 수 있는 모터(510) 반대편의 단부에 포크 또는 루프를 가질 수 있다.
예시적으로, 모터(510) 및 제어 레버(730)는 상이한 위치들 사이에서 로터 헤드(114)의 상부 위의 가이드 홈 내의 중심 로드(250)를 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 중심 로드(250)는 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 고정 각도(810)를 형성하는 제1 위치로부터 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 동일한 고정 각도(810)를 형성하는 제2 위치로 이동할 수 있으며, 여기서 제1 위치와 제2 위치는 상이하다.
중심 로드(250)와 로터 축(117) 사이의 고정 각도(810)는 임의의 각도일 수 있다. 예를 들어, 고정 각도(810)는 0°일 수 있다. 다시 말해서, 중심 로드(250)는 로터 축(117)에 평행할 수 있다(예를 들어, 도 2b, 3b 및 5에 도시). 도 8b에 도시된 바와 같이, 고정 각도(810)는 0°와 다를 수 있다.
중심 로드(250)가 서로 다른 위치 사이를 이동함에 따라, 중심 로드(250)에 연결된 베어링(220)도 위치를 변경한다. 예를 들어, 베어링(220)은 로터 축(117)으로부터의 거리와 로터 평면(119)으로부터의 거리를 동시에 변경할 수 있다.
로터 축(117) 및/또는 로터 평면(119)으로부터의 거리가 변하는 동안, 베어링(220)은 로드 및 레버를 통해 베어링(220)에 부착되는 로터 블레이드의 피치 각도를 조정할 수 있다(예를 들어, 도 2a 및 2b를 참조하여 설명된 바와 같음).
도 9a는 가이드 홈(630)에서 중심 로드(250)를 안내하는 제어 레버(730)를 포함하는 조정 장치(520)를 구비한 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 도면이고, 도 9b는 도 9a의 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)의 단면도이다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 로터 헤드(114)의 상부는 로터 평면(119)과 평행할 수 있고, 모터(510)는 로터 헤드(114)의 상부에 장착될 수 있다. 예시적으로, 모터(510)는, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 로터 축(117)으로부터 미리 결정된 거리에서 로터 헤드(114)의 상부에 위치될 수 있다.
예를 들어, 조정 장치(520)의 제어 레버(730)는, 모터(510)가 제어 레버(730)를 이동시키도록 모터(510)에 연결될 수 있다. 예시적으로, 가이드 홈(630)은 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 및 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리를 동시에 조정하도록 구성될 수 있다. 원하는 경우, 가이드 홈(630)은 나선 형상을 가질 수 있다.
일 예로서, 가이드 홈(630)은 중심 로드(250)를 둘러싸고 중심 로드(250)의 임의의 운동을 안내할 수 있다. 따라서, 모터(510) 및 제어 레버(730)에 의한 가이드 홈(630) 내의 중심 로드(250)의 이동, 이에 따른 베어링(220)의 이동은 로터 축(117) 및 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 및 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리를 변경할 수 있다.
다른 예로서, 제어 레버(730)는 중심 로드(250)에 부착되어 나선형 가이드 홈(630)에 안내될 수 있다. 따라서, 모터(510)에 의한 중심 로드(250)의 이동 및 가이드 홈(630) 내에서의 제어 레버(730)의 이동은 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 및 로터 평면(119)으로부터 베어링(220)의 거리를 조정할 수 있다.
로터 축(117) 및/또는 로터 평면(119)으로부터의 거리가 변하는 동안, 베어링(220)은 로드 및 레버를 통해 베어링(220)에 부착되는 로터 블레이드의 피치 각도를 조정할 수 있다.
도 10a는 로터 헤드(114) 내부에 예시적인 주기적 피치각 조정 장치(200)를 구비한 예시적인 로터(110)의 도면이고, 도 10b는 도 10a의 예시적인 로터의 단면도이다.
단순함과 명료함을 위해, 로터 헤드 커버(914)는 도 10a에서 제거되었다. 특히, 주기적 피치각 조정 장치(200)의 중심 로드(250)는 로터 헤드(114)의 내부에 위치할 수 있다.
주기적 피치각 조정 장치(200)를 로터 헤드(114) 내부에 배치하면, 로터(110)의 공기 역학을 개선하고, 날씨 및 오염으로부터 주기적 피치 각도 조정 장치(200)를 보호할 수 있어, 견고성을 높이고 열화를 줄이며 유지 보수 비용을 줄일 수 있다.
예시적으로, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 기준점(210)과 로터 평면(119) 외부의 중심점(223)에 위치하는 베어링(220)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로터 평면(119)은 중심점(223)과 로터 헤드 커버(914) 사이에 위치할 수 있다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 레버는 하나의 레버(230)로 일체로 형성될 수 있다. 단일 레버(230)는 로터 블레이드(112)에 연결될 수 있다. 단일 레버(230)는 제1 피치 축(235a)을 중심으로 제1 로터 블레이드(112)를 회전시키고, 제2 피치 축(235b)을 중심으로 제2 로터 블레이드(112)를 회전시킬 수 있다.
예시적으로, 제1 및 제2 로드는 단일 로드(240)로서 일체로 형성될 수 있다. 연결부(270)는 제1 위치(290)에서 단일 레버(230)와 단일 로드(240)를 서로 연결할 수 있다. 단일 로드(240)는 단일 로드(240)가 중심점(223)에 대해 이동 가능하도록 중심점(223)에서 베어링(220)과 단일 레버(230)를 기계적으로 연결할 수 있다.
예로서, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 베어링(220)과 기준점(210)을 연결하는 중심 로드(250)를 포함할 수 있다. 중심 로드(250)는, 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 고정 각도를 이루는 제1 위치로부터 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 동일한 고정 각도를 형성하는 제2 위치(265)로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 중심 로드(250)는 로드(920)에 이동 가능하게 장착될 수 있다.
따라서, 중심 로드(250)는 제1 위치에서 제1 및 제2 로터 블레이드(112)의 주기적 피치 각도를 제1 피치 각도로 조정하고, 제2 위치에서 제1 피치 각도와 다른 제2 피치 각도로 조정하도록 구성될 수 있다.
필요에 따라, 주기적 피치각 조정 장치(200)는 밸런스 웨이트를 포함할 수 있다. 밸런스 웨이트는 제2 위치에 배치될 수 있다. 제1 위치(290) 및 제2 위치는 로터 축(117)의 대향 측면 상에 있을 수 있다. 예를 들어, 단일 레버(230)는 제1 위치(290) 반대편인 로터 축(117)의 측면에서 연장될 수 있다.
상술한 실시형태들은 단지 본 발명의 가능한 실시형태들을 설명하기 위해 설명된 것으로, 본 발명을 이에 제한하기 위한 것이 아님에 유의해야 한다. 그 대신, 상술한 실시형태를 여러 형태로 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들어, 제1 및 제2 로터 블레이드에 연결되어 각각 제1 및 제2 피치축(235a, 235b)을 중심으로 회전시키는, 도 2a 내지 도 3b의 제1 및 제2 레버(230a, 230b)는 별도의 레버로 도시되어 있다. 그러나 제1 및 제2 레버(230a, 230b)는 필요에 따라 단일 레버로 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 도 5 내지 도 9b에 도시된 모터(510) 및 조정 장치(520)는, 원하는 경우, 도 2a 내지 4 및 도 10a 및 10b의 임의의 로터(110)와 조합 및 통합될 수 있다.
100 : 회전익기
110 : 다중 블레이드 로터
112, 112a, 112b : 로터 블레이드 113 : 로터 허브
114 : 로터 헤드 115 : 로터 샤프트
117 : 로터 축 119 : 로터 평면
120 : 동체 123 : 캐빈
127 : 후방 동체 130 : 테일 붐
135 : 수평 스태빌라이저 140 : 카운터 토크 장치
145 : 테일 로터 150 : 핀
200 : 주기적 피치각 조정 장치 205 : 비행 방향
207 : 회전 방향 210 : 기준점
212a : 전진 로터 블레이드 212b : 후퇴 로터 블레이드
220 : 베어링 223 :중심점
230, 230a, 230b, 230c, 230d : 레버
235a, 235b, 235c, 235d : 피치 축
240, 240a, 240b, 240c, 240d : 로드
250 : 중심 로드 260, 265 : 위치
270 : 연결부 280 : 밸런스 웨이트
290, 295 : 위치 510 : 모터
520 : 조정 장치 530a, 530b : 레그
540 : 플랫폼 550 : 축
610, 620 : 거리 630 : 가이드 홈
710, 720 : 거리 730 : 제어 레버
740,745 : 회전 방향 810 : 고정 각도
914 : 로터 헤드 커버 920 : 로드
112, 112a, 112b : 로터 블레이드 113 : 로터 허브
114 : 로터 헤드 115 : 로터 샤프트
117 : 로터 축 119 : 로터 평면
120 : 동체 123 : 캐빈
127 : 후방 동체 130 : 테일 붐
135 : 수평 스태빌라이저 140 : 카운터 토크 장치
145 : 테일 로터 150 : 핀
200 : 주기적 피치각 조정 장치 205 : 비행 방향
207 : 회전 방향 210 : 기준점
212a : 전진 로터 블레이드 212b : 후퇴 로터 블레이드
220 : 베어링 223 :중심점
230, 230a, 230b, 230c, 230d : 레버
235a, 235b, 235c, 235d : 피치 축
240, 240a, 240b, 240c, 240d : 로드
250 : 중심 로드 260, 265 : 위치
270 : 연결부 280 : 밸런스 웨이트
290, 295 : 위치 510 : 모터
520 : 조정 장치 530a, 530b : 레그
540 : 플랫폼 550 : 축
610, 620 : 거리 630 : 가이드 홈
710, 720 : 거리 730 : 제어 레버
740,745 : 회전 방향 810 : 고정 각도
914 : 로터 헤드 커버 920 : 로드
Claims (12)
- 로터 평면(119)에서 로터 축(117)을 중심으로 회전하는 로터 헤드(114) 및 로터 블레이드(112)를 구비한 로터(110)용 주기적 피치각 조정 장치(200)로서,
기준점(210);
로터 평면(119) 외부의 중심점(223)에 위치하는 베어링(220);
상기 로터 블레이드(112)의 제1 로터 블레이드(212a)에 연결되어 제1 피치축(235a)을 중심으로 상기 제1 로터 블레이드(212a)를 회전시키는 제1 레버(230a);
상기 로터 블레이드(112)의 제2 로터 블레이드(212b)에 연결되어 제2 피치축(235b)을 중심으로 상기 제2 로터 블레이드(212b)를 회전시키는 제2 레버(230b);
제1 및 제2 로드(240a, 240b)가 중심점(223)에 대해 이동 가능하도록 제1 및 제2 레버(230a, 230b)를 베어링(220)과 중심점(223)에서 기계적으로 연결하고, 제1 및 제2 로드(240a, 240b)가 단일 로드(240)로서 일체로 형성되는 제1 및 제2 로드(240a, 240b);
제1 위치(290)에서 제1 레버(230a), 제2 레버(230b) 및 단일 로드(240)를 서로 연결하는 연결부(270); 및
상기 베어링(220)을 기준점(210)과 연결하는 중심 로드(250)로서, 상기 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 고정 각도(810)를 형성하는 제1 위치(260)로부터 중심 로드(250)가 로터 축(117)과 동일한 고정 각도(810)를 형성하는 제2 위치(265)로 이동 가능하고, 제1 및 제2 위치(260, 265)는 상이하고, 그리고 중심 로드(250)가 제1 위치(260)에서 제1 및 제2 로터 블레이드(212a, 212b)의 주기적 피치 각도를 제1 피치 각도로 조정하고 제2 위치(265)에서 제1 피치 각도와 상이한 제2 피치 각도로 조정하도록 구성되어 있는 중심 로드(250)를 포함하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 베어링(220)을 갖는 중심 로드(250)의 로터 축(117)에 대한 제1 이동은, 제1 및 제2 레버(230a, 230b)의 제1 및 제2 회전 운동을 유발하는 제1 및 제2 로드(240a, 240b)의 제2 이동을 유발하고, 그에 의해 제1 및 제2 피치 축(235a, 235b)을 중심으로 제1 및 제2 로터 블레이드(212a, 212b)의 제1 및 제2 회전을 각각 유발하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 제2 위치(295)에 배치되는 밸런스 웨이트(280)로서, 제1 및 제2 위치(290,295)는 로터 축(117)의 반대 쪽에 있는 밸런스 웨이트(280)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 베어링(220)은 상기 제1 위치(260)에서 상기 로터 축(117)으로부터의 제1 거리(610) 및 제2 위치에서 상기 로터 축(117)으로부터의 제2 거리(620)를 갖고, 로터 축(117)으로부터의 제1 및 제2 거리(610, 620)가 상이한 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 베어링(220)은 상기 제1 위치(260)에서 상기 로터 평면(119)으로부터의 제1 거리(710) 및 상기 제2 위치(265)에서 상기 로터 평면(260)으로부터의 제2 거리(720)를 갖고, 상기 로터 평면(119)로부터의 제1 및 제2 거리(710, 720)는 상이한 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 중심 로드(250)에 결합되고, 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 중심 로드(250)를 이동시키도록 구성된 모터(510)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제6항에 있어서,
상기 모터(510)와 상기 중심 로드(250) 사이에 결합되고 상기 로터 축(117)으로부터 베어링(220)의 거리 또는 상기 로터 평면(119)으로부터의 베어링(220)의 거리 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된 조정 장치(520)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제7항에 있어서,
상기 조정 장치(520)는,
상기 중심 로드(250)를 둘러싸고 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 중심 로드(250)를 안내하는 가이드 홈(630)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제7항에 있어서,
상기 조정 장치(520)는,
상기 모터(510)와 연결되는 제어 레버로서, 상기 모터(510)는, 제어 레버(730)가 가이드 홈(630)의 중심 로드(250)를 제1 위치(260)로부터 제2 위치(265)로 이동시키도록 제어 레버(730)를 이동시키는 제어 레버(730)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 제1항에 있어서,
상기 중심 로드(250)는 상기 로터 헤드(114) 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 주기적 피치각 조정 장치(200). - 로터 평면(119)에서 로터 축(117)을 중심으로 회전하는 로터 블레이드(112); 및 제1항의 주기적 피치각 조정 장치(200)를 포함하는 로터(110).
- 제11항의 로터(110)를 포함하는 회전익기(100).
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