KR20230022276A - 전개 가능한 구성요소들을 갖는 항공기 - Google Patents

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니콜라스 로버트 앨리
죠수아 레밍 스틸
제시 오웬 윌리엄스
다니엘 퀴메
조나단 칼렙 필립스
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안두릴 인더스트리즈, 인크.
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Abstract

전개 가능한 구성요소들을 갖는 무인 항공기(UAVDC)가 개시된다. UAVDC는 동체, 적어도 하나의 날개 및 적어도 하나의 제어면을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, UAVDC는 추진 수단 및/또는 모듈식 페이로드를 더 포함할 수 있다. UAVDC는 복수의 배치 구성으로 구성될 수 있다. 예컨대, 컴팩트한 배치 구성에서, UAVDC는 동체에 대하여 수납된 적어도 하나의 날개와 동체에 대하여 수납된 적어도 하나의 제어면을 포함할 수 있다. 전개된 배치 구성에서, UAVDC는 동체로부터 전개된 적어도 하나의 날개와 동체로부터 전개된 적어도 하나의 제어면을 포함할 수 있다. 확장된 배치 구성에서, UAVDC는 전개된 배치 구성의 날개폭을 증가시키기 위해 텔레스코핑된 적어도 하나의 날개를 포함할 수 있다.

Description

전개 가능한 구성요소들을 갖는 항공기{AERIAL VEHICLE WITH DEPLOYABLE COMPONENTS}
관련 출원
본 출원은 2015년 11월 11일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/254,098호의 이익을 주장하는 출원으로서, 그 전체 개시가 본원에 참고로 인용되어 있다.
"AERIAL VEHICLE WITH DEPLOYABLE COMPONENTS"라는 명칭으로 2016년 4월 6일자로 출원되어 우선권이 부여되고 대리인 문서 번호 295EP.001US01를 갖는 Area-I Inc. 명의의 미국 특허 출원 일련번호 제15/092,219호는 본원에 참고로 인용되어 있다.
"AERIAL VEHICLE WITH DEPLOYABLE COMPONENTS"라는 명칭으로 2016년 4월 6일자로 출원되어 우선권이 부여되고 대리인 문서 번호 295EP.001US02를 갖는 Area-I Inc. 명의의 미국 특허 출원 일련번호 제15/092,237호는 본원에 참고로 인용되어 있다.
"AERIAL VEHICLE WITH DEPLOYABLE COMPONENTS"라는 명칭으로 2016년 4월 6일자로 출원되어 우선권이 부여되고 대리인 문서 번호 295EP.001US03을 갖는 Area-I Inc. 명의의 미국 특허 출원 일련 번호 제15/092,257호는 본원에 참고로 인용되어 있다.
이러한 개념 및 실시예들이 상이한 제한들 및 구성들을 갖는 참조된 출원들에 개시되고 상이한 예들 및 용어를 사용하여 기술된다고 할지라도, 참조된 출원들 각각은 본 명세서에 개시된 개념 및 실시예들에 적용될 수 있도록 의도된 것이다.
본 발명은 일반적으로 무인 항공기들(unmanned aerial vehicles)에 관한 것이다.
무인 항공기들은 복수의 용례들에 사용될 수 있다. 이러한 용례들은 감시 및 촬영, 군용 용례들, 정찰 및 전술적 임무들을 비롯한 상업용 용례들로 구성된다. 특정 상황들에서, 컴팩트한 구성들은 특정 유형의 임무들을 수행하는데 유익할 수 있다. 예컨대, 컴팩트한 구성들은 공간을 줄이고 다양한 전개 옵션들을 가능하게 한다. 그러나, 현재의 컴팩트한 구성들은 비행 범위, 내구성 및 탑재량이 제한적이다.
본 개시의 실시예들은 전개 가능한 구성요소들을 갖는 개선된 항공기를 제공한다. 이 간략한 개요는 아래의 상세한 설명에서 더욱 상세히 설명되는 간략화된 형태의 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 간략한 개요는 청구된 발명의 요지의 주요 특징들 또는 필수 특징들을 식별하기 위해 의도된 것은 아니다. 이러한 간략한 개요는 청구된 발명의 요지의 범위를 제한하기 위해 사용하는 데 의도되지는 않는다.
전개 가능한 구성요소들을 갖는 무인 항공기(UAVDC)가 개시된다. UAVDC는 동체(胴體), 적어도 하나의 날개 및 적어도 하나의 스태빌라이저를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, UAVDC는 추진 수단 및/또는 모듈식 페이로드(modular payload)를 더 포함할 수 있다. UAVDC는 복수의 배치 구성으로 구성될 수 있다. 예컨대, 컴팩트한 배치 구성에서, UAVDC는 동체에 대하여 수납된 적어도 하나의 날개 및 동체에 대하여 수납된 적어도 하나의 스태빌라이저를 포함할 수 있다. 전개된 배치 구성에서, UAVDC는 동체로부터 전개된 적어도 하나의 날개 및 동체로부터 전개된 적어도 하나의 스태빌라이저를 포함할 수 있다. 확장된 배치 구성에서, UAVDC는 전개된 배치 구성의 날개폭을 증가시키기 위해 텔레스코핑된 적어도 하나의 날개를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 텔레스코핑 날개 시스템을 갖는 UAVDC가 제공될 수 있다. 텔레스코핑 날개 시스템은 실질적으로 중공형인 내부를 포함하는 제1 날개 섹션과, 이 제1 날개 섹션의 내부 내에 수납되도록 구성된 제2 날개 섹션을 포함할 수 있다. 제2 날개 섹션은 작동시 벨트의 부착된 세그먼트의 변위로 인해 제1 날개 섹션이 제2 날개 섹션의 길이의 적어도 일부분을 가로지르도록 제1 날개 섹션의 내부면에 결합된 벨트를 구동하도록 구성된 액추에이터를 포함할 수 있다.
제1 구성에서, 제1 날개 섹션 및 제2 날개 섹션은 제1 배치 구성에서 제1 날개폭을 형성할 수 있으며, 제1 배치 구성은 제1 날개 섹션의 내부 내에 수납된 제2 날개 섹션을 포함한다. 제2 구성에서, 제1 날개 섹션 및 제2 날개 섹션은 제2 배치 구성에서 제2 날개폭을 형성할 수 있으며, 제2 배치 구성은 제2 날개 섹션의 길이의 적어도 일부분을 따라 변위된 제1 날개 섹션을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 여전히 일치하여, UAVDC는 동체와, 제1 축 및 제2 축을 중심으로 피벗하도록 구성된 적어도 하나의 스태빌라이저를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 스태빌라이저는 적어도 다음의 배치 구성들, 즉 적어도 하나의 스태빌라이저가 동체에 대해 수용되는 컴팩트한 배치 구성 및 적어도 하나의 스태빌라이저가 제1 축을 중심으로 피벗함으로써 동체로부터 전개되는 전개된 배치 구성으로 구성될 수 있다.
UAVDC는 제2 축을 중심으로 상기 적어도 하나의 스태빌라이저를 피벗시키도록 구성된 푸시 로드를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, UAVDC는 스태빌라이저가 공기 역학적 효율을 유지하면서 제2 축을 중심으로 피벗할 수 있도록 구성된 스태빌라이저의 베이스에 가요성 페어링을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, UAVDC는, 모듈식 페이로드 섹션을 포함하는 동체; 제1 배치 구성 및 제2 배치 구성으로 구성 가능한 적어도 하나의 날개 - 여기서, 제1 배치 구성은 동체에 대해 수납된 적어도 하나의 날개를 포함하고, 제2 배치 구성은 제1 전개 각도에서 비행을 위해 전개된 날개들을 포함함 -; 적어도 하나의 날개의 베이스에 상대적으로 위치되는 페어링 - 여기서, 페어링은 적어도 하나의 슬릿 및 적어도 하나의 날개를 제1 배치 구성으로부터 제2 배치 구성으로 스위핑(sweeping) 가능하도록 설계된 적어도 하나의 컷아웃(cutout)을 포함하는 가요성 재료로 구성되고, 제1 배치 구성을 수용하기 위한 제1 구성 및 제2 배치 구성을 수용하기 위한 제2 구성으로 구성 가능함 -; 제1 배치 구성으로부터 제2 배치 구성으로 적어도 하나의 날개의 스위핑을 작동시키도록 구성된 스위핑 기어 박스에 결합된 액추에이터를 포함할 수 있다
이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 단일 날개는 2개의 좌측 날개 섹션 및 우측 날개 섹션(제1 섹션 및 제2 섹션)으로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 2개의 날개 섹션은 본 개시 내용 전반에 걸쳐 2개의 날개 또는 2개의 날개 세그먼트로 지칭될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 2개의 날개는 제1 배치 구성에서 동체에 대해 적층될 수 있고, 적층된 구성은 상부 날개와 하부 날개를 포함하며, 상부 날개는 제1 배치 구성에서 하부 날개로부터 수직으로 오프셋된다. 또 다른 실시예들에서, 제1 배치 구성에서 제2 배치 구성으로의 전환에 있어서, 2개의 날개는 제2 배치 구성에서 날개폭을 확장시키기 위해 텔레스코핑하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 동체에 대해 수납된 제1 스태빌라이저 구성으로부터 제2 전개 각도에서의 비행을 위해 전개된 제2 스태빌라이저 구성으로 전개하도록 구성된 적어도 하나의 제어면(예컨대, 스태빌라이저)을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 스태빌라이저의 전개는 적어도 하나의 스프링을 채용할 수 있으며, 적어도 하나의 스프링은 적어도 하나의 스태빌라이저를 제1 스태빌라이저 구성으로부터 제2 스태빌라이저 구성으로 강제하도록 구성된다.
UAVDC는 추진 기구를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추진 기구는 프로펠러를 포함할 수 있으며, 프로펠러는 제1 프로펠러 배치 구성으로 접히고 제2 프로펠러 배치 구성으로 확장하도록 구성된 적어도 하나의 블레이드를 포함한다. 동체는 제1 프로펠러 배치 구성에서 프로펠러의 적어도 하나의 블레이드를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 홈을 포함할 수 있고, 프로펠러는 프로펠러 블레이드 스프링들, 공기 역학적 힘 또는 프로펠러의 회전으로부터의 구심력 중 적어도 하나의 수단들에 의해 제2 프로펠러 배치 구성으로 펼쳐지도록 구성될 수 있다.
전술한 간략한 개요 및 다음의 상세한 설명은 모두 예들을 제공하고 설명만을 위한 것이다. 따라서, 전술한 간략한 개요 및 다음의 상세한 설명은 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 설명된 것 이외의 특징들 또는 변형들이 제공될 수 있다. 예컨대, 실시예들은 상세한 설명에 기재된 다양한 특징 조합들 및 서브 조합들을 지향할 수 있다.
본 개시에 통합되어 본 개시의 일부를 구성하는 첨부한 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시한다. 도면들에는 출원인에 의해 소유된 다양한 상표들 및 저작권들이 포함되어 있다. 또한, 도면들에는 제3자가 소유한 다른 표시가 포함될 수 있으며, 설명의 목적으로만 사용된다. 각각의 소유자에게 속한 것을 제외하고 본 명세서에 제시된 다양한 상표들 및 저작권들에 대한 모든 권리들은 출원인의 재산으로 확정되어 있다. 출원인은 본 명세서에 포함된 상표들과 저작권들에 대한 모든 권리를 유지 및 보유하며, 승인된 특허의 복제와 관련해서만 다른 목적으로는 자료를 복제할 수 있는 권한을 부여하지 않는다.
또한, 도면들은 본 개시의 특정 실시예들을 설명할 수 있는 텍스트 또는 캡션을 포함할 수 있다. 이 텍스트는 본 개시에 설명된 특정 실시예들의 예시적이고 비제한적인 설명의 목적을 위해 포함된다. 도면들에서:
도 1a는 제1 구성의 전개 가능한 구성요소를 갖는 무인 항공기를 도시한다.
도 1b는 제2 구성의 전개 가능한 구성요소를 갖는 무인 항공기를 도시한다.
도 1c는 제3 구성의 전개 가능한 구성요소를 갖는 무인 항공기를 도시한다.
도 2a는 액추에이터에 연결된 스위핑 기어 박스의 절개도를 도시한다.
도 2b는 스위핑 기어 박스의 도면을 도시한다.
도 2c는 스위핑 기어 박스의 다른 도면과 날개 스위핑의 방향을 도시한다.
도 2d는 날개들이 수용되는 동안 편평하게 전개되어 놓이게 될 때 이면각 및 입사각을 갖게 하는 것을 스위핑 기어 박스가 가능하게 하는 한 세트의 개략도를 도시한다.
도 3은 텔레스코핑 날개들의 예를 도시한다.
도 4a는 제1 구성의 스태빌라이저들의 예를 도시한다.
도 4b는 제2 구성의 스태빌라이저들의 예를 도시한다.
도 4c는 제1 구성의 스태빌라이저들의 다른 도면을 도시한다.
도 4d는 제2 구성의 스태빌라이저들의 다른 도면을 도시한다.
도 4e는 제1 피벗 각도의 스태빌라이저들의 예를 도시한다.
도 4f는 제2 피벗 각도의 스태빌라이저들의 예를 도시한다.
도 4g는 제3 피벗 각도의 스태빌라이저들의 예를 도시한다.
도 5는 전개 가능한 프로펠러 블레이드들 및 전개 방향의 예를 도시한다.
도 6a는 모듈식 페이로드의 예를 도시한다.
도 6b는 제1 구성의 전개 가능한 구성요소들을 갖는 모듈식 페이로드의 예를 도시한다.
도 6c는 제2 구성의 전개 가능한 구성요소들을 갖는 모듈식 페이로드의 예를 도시한다.
도 6d는 컴팩트한 구성의 또 다른 모듈식 페이로드의 예를 도시한다.
도 6e는 전개된 구성에서의 모듈식 페이로드의 예를 도시한다.
도 7은 안테나의 잠재적 위치를 도시한다.
도 8은 프로펠러 및 관련된 구성요소를 도시한다.
도 9는 접혀진 구성으로 프로펠러 블레이드들을 수용하도록 구성된 동체의 홈들을 도시한다.
도 10a는 날개들에 의해 한정된 프로펠러 블레이드를 도시한다.
도 10b는 자유 흐름으로 배향된 전개된 프로펠러 블레이드를 도시한다.
도 11a는 제1 구성의 페어링을 도시한다.
도 11b는 제2 구성의 페어링을 도시한다.
도 11c는 자석을 포함하는 페어링을 도시한다.
도 12a는 에일러론을 제어하기 위한 구성요소들을 도시한다.
도 12b는 에일러론에 대한 복수의 구성을 도시한다.
도 13은 UAVDC의 내부 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 전개 가능한 구성요소들을 갖는 무인 항공기를 이용하는 방법을 도시한다.
도 15는 장치의 동작을 가능하게 하는 컴퓨팅 장치를 포함하는 시스템의 블록도이다.
예비적인 문제로서, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시가 광범위한 유틸리티 및 용례를 갖는다는 점을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 임의의 실시예는 본 개시의 하나 또는 복수의 전술한 양태들을 통합할 수 있으며, 하나 또는 복수의 전술한 특징들을 추가로 통합할 수 있다. 또한, "바람직한" 것으로서 논의되고 식별된 임의의 실시예는 본 개시의 실시예들을 수행하기 위해 고려되는 최상의 모드의 부분으로 간주된다. 다른 실시예들은 또한 완전하고 가능한 개시를 제공함에 있어서 추가의 예시적인 목적을 위해 논의될 수 있다. 또한, 적응, 변형, 변경 및 등가의 배치 구성들과 같은 많은 실시예들은 본 명세서에 기술된 실시예들에 의해 암시적으로 개시될 것이며 본 개시의 범위 내에 있다.
따라서, 실시예들이 하나 이상의 실시예들과 관련하여 본 명세서에서 상세히 설명되었지만, 본 개시는 단지 예시이고 본 개시의 예시적이며, 단지 충분하고 가능한 개시를 제공하기 위한 목적으로 만들어 졌음을 이해해야 한다. 본 명세서에서 하나 이상의 실시예들의 상세한 개시는 청구 범위 및 그 등가물에 의해 규정되는 본 명세서로부터 개시된 임의의 청구 범위에 제공된 보호 범위를 제한하는 것으로 의도되지도 않고, 또한 해석되어서는 안된다. 보호 범위는 청구 범위 자체에 명시적으로 나타나지 않는 본 명세서에서 발견되는 제한을 임의의 청구 범위로 판독함으로써 정의되는 것으로 의도하지는 않는다.
따라서, 예를 들어 본 명세서에 설명된 다양한 프로세스들 또는 방법들의 단계들의 임의의 시퀀스(들) 및/또는 시간적 순서는 예시적이고 제한적이지는 않다. 따라서, 다양한 프로세스들 또는 방법들의 단계들이 시퀀스 또는 시간적 순서로 도시 및 설명될 수 있지만, 이러한 임의의 프로세스들 또는 방법들의 단계들은, 달리 언급이 없다면, 임의의 특정 시퀀스 또는 순서로 수행되는 것으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 실제로, 이러한 프로세스들 또는 방법들에서의 단계들은 일반적으로 본 발명의 범위 내에 있는 동시에 다양한 상이한 시퀀스들 및 순서들로 수행될 수 있다. 따라서, 보호 범위는 본 명세서에 기술된 설명보다는 특허 허여된 청구 범위에 의해 정의되는 것으로 의도된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 각각의 용어는 당업자가 이 용어의 문맥상의 사용에 기초하여 그러한 용어를 의미하는 것으로 이해할 수 있는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이러한 용어의 문맥상의 사용에 기초하여 통상의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이 본 명세서에서 사용된 용어의 의미는 이러한 용어의 임의의 특정 사전 정의와 임의의 방식으로 상이하지만, 그 용어의 의미는 당업자가 이해해야만 한다.
35 U.S.C.§112, ¶6의 적용 가능성과 관련해서, 청구 요소는 이 법령 조항이 "...하는 수단" 또는 "...하는 단계"라는 명시적 구가 실제로 그러한 청구 요소에서 사용되는 경우를 제외하고는 이 법령 조항에 따라 읽도록 의도되고 있지는 않으며, 이 법령 조항은 해당 청구 요소의 해석에 적용되는 것으로 의도된다.
또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 부정관사는 각각 "적어도 하나"를 일반적으로 나타내지만 문맥상의 사용이 달리 지시하지 않는 한 복수를 배제하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 본 명세서에서 아이템들의 리스트에 결합하기 위해 사용될 때, "또는"은 "아이템들 중 적어도 하나"를 나타내지만, 리스트의 복수의 아이템들을 배제하지는 않는다. 마지막으로, 본 명세서에 아이템들의 리스트에 참여할 때 "및"은 "리스트의 모든 아이템들"을 나타낸다.
다음의 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조한다. 가능하면, 동일한 참조 번호들은 도면 및 이하의 설명에서 동일하거나 유사한 요소들을 나타내기 위해 사용된다. 본 발명의 개시의 많은 실시예들이 설명되어 있지만, 변경, 개조 및 다른 구현예가 가능할 수 있다. 예컨대, 도면에 예시된 요소들에 대한 치환, 추가 또는 변경이 이루어질 수 있고, 본 명세서에 기재된 방법들은 개시된 방법들에 대한 단계들을 대체, 재정렬 또는 추가함으로써 변경될 수 있다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 본 발명을 제한하지는 않는다. 그 대신, 본 발명의 적절한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 한정된다. 본 개시는 헤더들을 포함한다. 이들 헤더들은 참조로서 사용되며 헤더 아래에 개시된 발명의 요지를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 개시는 많은 양태들 및 특징들을 포함한다. 더욱이, 많은 양태 및 특징이 무인 항공기의 상황과 관련되어 설명되지만, 본 개시의 실시예들은 이 문맥에서만 사용에 제한되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 실시예들은 유인 및 무인 항공기에 사용될 수 있다.
I. 개요
이 개요는 아래에서 상세히 설명하는 개념의 선택을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 개요는 청구된 발명의 요지의 주요 특징들이나 필수 특징들을 식별하기 위해 의도된 것은 아니다. 이 개요는 청구된 발명의 요지의 범위를 제한하는 데 사용되는 것으로 의도되지는 않는다.
전개 가능한 구성요소들을 갖는 개선된 무인 항공기(UAVDC)는 본 명세서에 개시된 다양한 실시예들로 제공된다. UAVDC의 다양한 양태들은 예를 들어 종래의 무인 항공기에 비해 향상된 이동성, 전개, 비행 제어로의 전개 후 전환, 공기 역학 효율 및 비행 내구성, 유효 탑재량 및 최대 임무 능력을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 종래의 무인 항공기에 비해 개선점을 가져 온다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 UAVDC는 예컨대, 트레일링 에지 힌지된 에일러론, 전개 가능한 스태빌라이저, 기어 박스, 페어링, 스위핑 및 텔레스코핑 날개 구현을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 전술한 개선점들을 가져 오는 다수의 특징들을 포함한다.
UAVDC는 복수의 배치 구성들로 구성될 수 있다. 제1 구성은 예컨대 저장 및 발사 실시예들에 적합한 컴팩트한 배치 구성일 수 있고, 제2 구성은 예컨대 발사 회복 및 비행에 적합하게 전개된 배치 구성일 수 있으며, 제3 구성은 예컨대 고 지구력 비행에 적합한 확장된 구성일 수 있다. 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, UAVDC는 이들 세 가지 구성들 사이의 중간 구성들에서 완전히 기능할 수 있고 동작할 수 있어 더 높은 대기 속도에서 향상된 UAVDC의 장점들 중 일부를 제공할 수 있다.
도 1a는 제1 구성[예컨대, 컴팩트한 배치 구성(102)]의 예를 도시한다. 컴팩트한 배치 구성(102)은 UAVDC의 편리한 저장 및 운반을 가능하게 할 수 있다. 또한, 컴팩트한 배치 구성(102)은 예컨대 항공기의 무기/폭탄 베이 또는 날개 부착으로부터 예컨대 튜브 또는 릴리스로부터의 발사와 같은 특정 발사 방법들을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예들과 일치하여, UAVDC는 발사 회복 및 고속 비행의 높은 공기 역학 하중을 견뎌내기 위해 적합하게 전개된 배치 구성으로 발사된 후에 전개될 수 있다. 비행 중에, UAVDC는 효율적이고 긴 내구성 비행에 적합한 확장된 배치 구성에 추가로 전개될 수 있다. "전개하다(deploy)" 및 "전개(deployment)"라는 용어는 하나의 UAVDC 구성에서 다른 UAVDC 구성으로 이동하는 전개 가능한 구성요소들을 나타낼 수 있음을 이해해야 한다.
도 1b는 제2 구성[예컨대, 전개된 배치 구성(104)]의 예를 도시한다. 전개된 배치 구성(104)을 사용함으로써, 실시예들은 높은 속도 또는 높은 g 풀업 조작에서의 비행과 관련된 더 높은 공기 역학 하중들을 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 중개 구성들[예컨대, 전개된 배치 구성(104)]이 UAVDC가 발사되고 제3 구성이 유지할 수 있는 대기 속도로 감속하지 않은 발사 복구에 사용될 수 있다. 또한, 전개된 배치 구성은 확장된 배치 구성보다 더 효율적으로 고속 비행을 유지할 수 있다.
도 1c는 제3 구성[예컨대, 확장된 배치 구성(105)]의 예를 도시한다. 확장된 배치 구성을 사용함으로써, UAVDC는 증가된 적재 중량 뿐만 아니라 공기 역학 효율(즉, 비행 내구성)의 증가된 레벨을 달성할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제2 구성[예컨대, 전개된 배치 구성(104)] 및 제3 구성[예컨대, 확장된 배치 구성(105)]은 공통 배치 구성으로 지칭될 수 있지만, 날개들의 텔레스코핑 변위의 정도에 의존하는 날개폭들을 갖는다.
이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 컴팩트한 배치 구성(102)로부터 확장된 배치 구성(105)으로의 변환 중에, 본 발명의 실시예들과 일치하는 UAVDC는 다음의 구성요소들 중 적어도 하나를 구현할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다: 이 구성요소들에는 롤 제어("에일러론")(120)를 가능하게 하는 하나 이상의 트레일링 에지 힌지된 제어면을 스위핑 및/또는 텔레스코핑 하도록 구성할 수 있는 날개들(110), 하나 이상의 접이식 작동 스태빌라이저들(125), 하나 이상의 가요성 공기 역학 페어링들(130), 하나 이상의 추진 메카니즘들[예컨대, 접이식 프로펠러(135)], 및 모듈식 페이로드(140)를 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, UAVDC는 제1 구성과 제2 구성 사이 또는 제2 구성과 제3 구성 사이의 중간 구성들을 포함할 수 있다. 중간 구성들에서, 날개들(110)은 스위핑 또는 텔레스코핑의 다양한 단계들에 있을 수 있다. 트레일링에지 에일러론(120) 및 외부 텔레스코핑된 외부 날개 패널들(310)의 사용은 UAVDC가 제1 구성으로부터 제3 구성으로의 전환 중에 제어된 비행을 연속적으로 유지할 수 있게 할 수 있음을 이해해야 한다.
제1 구성에서, 전개 전에 전술한 날개들(110), 스태빌라이저들(125) 및 프로펠러(135)는 UAVDC의 동체(106)에 대해(즉, 항공기 발사 중에 접혀 있고 방해가 되지 않음) 수납될 수 있다. 페어링(130)은 수납된 구성으로 날개들(110)을 수용하기 위해 구부러질 수 있고, 날개들(110)의 스위핑 동작을 수용하기 위한 방식으로 굴곡하도록 구성될 수 있다. 일단 발사되면, UAVDC는 제1 구성을 제2 구성으로 변환할 수 있다. 제2 구성에서, 날개들(110)은 외향 스위핑 동작[스위핑 동작을 가능하게 하는 방식으로 페어링(130)이 휘어짐]의 방식으로 전개될 수 있다. 도 2c는 외향 스위핑 동작(250)을 도시한다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 외향 스위핑 동작(250)은 예컨대 액추에이터에 연결된 스위핑 기어 박스에 의해 가능하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 도 2a 내지 도 2c는 액추에이터(210)에 연결된 스위핑 기어 박스(205)의 예를 도시한다. 또한, 날개들(110)의 스위핑 동작(250)은 공기 역학을 최적화하도록 구성 가능한 날개 각도들을 가능하게 할 수 있다. 페어링(130)은 스위핑 동작(250) 뿐만 아니라 저장된 구성으로 날개들(110)을 수용하도록 설계될 수 있다. 또한, 페어링(130)은 도 11b에 도시된 바와 같이, UAVDC의 공기 역학적 무결성을 유지하기 위해 날개들(110) 주위를 폐쇄할 수 있다.
최적의 이면각(265) 및 입사각(275)을 갖는 방향 날개들(110) 뿐만 아니라 날개들(110)을 스위핑하도록 구성된 기어 박스(205)를 구현함으로써, 본 발명의 실시예들은 종래의 시스템들에 비해 개선점을 제공할 수 있다. 예컨대, 종래의 시스템들에서, 스위핑 날개들 및 날개 각도 조정을 구현하는 항공기는 날개 각도를 조정하기 위해 2차 역학의 사용을 필요로 한다. 이러한 2차 역학은 무게와 비용을 추가할 뿐만 아니라 추가적인 실패 모드를 제공한다.
본 발명의 실시예들과 여전히 일치하여, 날개들(110)은 제3 구성으로 텔레스코핑(즉, 길이가 확장됨)하도록 구성될 수도 있다. 이러한 텔레스코핑 날개들은 고정된 내부 섹션과 일단 전개되면 보다 긴 날개폭을 제공하기 위해 인접한 섹션들을 따라 활주하는 하나 이상의 실질적으로 중공형인 외부 섹션을 포함할 수 있다. 도 3은 동체(106)에 부착되는 고정된 내부 섹션(305) 및 외부 섹션(310)을 포함하는 텔레스코핑 날개들(110)의 예를 도시한다. 다른 실시예들에서, 복수의 중첩된 외부 날개 섹션이 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 날개들(110)은 컴팩트한 배치 구성(102)으로 저장되고 나중에 확장된 배치 구성(105) 동안 추가적인 상승을 제공하기 위해 연장된다(즉, 텔레스코핑). 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들과 일치하는 텔레스코핑 기구("텔레스코핑 수단")는 예를 들어 날개들을 연장 및/또는 수축시키기 위한 벨트 시스템(315), 가위 기구, 또는 피스톤 기구를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들과 일치하는 텔레스코핑 수단은 구성들 사이에서 전환하는 동안 롤 제어를 유지하면서 최대의 날개폭을 가능하게 한다. 예컨대, 내부 섹션이 고정됨으로서, 외부 섹션은 고정된 내부 섹션이 외부 섹션의 내부에 위치할 수 있도록 실질적으로 중공형인 내부를 포함할 수 있다. 그 다음에, 외부 섹션은 동체(106)로부터 멀리 외향으로(즉, 텔레스코핑하도록) 미끄러질 수 있고, 이로써 텔레스코핑할 때, 고정된 내부 섹션을 노출시킨다. 트레일링 에지 장착형 제어면[예를 들면, 에일러론(120)]은 외부 섹션에 장착되고, 따라서 전개 및 텔레스코핑 프로세스를 통해 노출되고 동작 가능하고; 이러한 방식으로, UAVDC의 날개폭은 전환하는 동안(예컨대, 내부 섹션 위치에 대한 외부 섹션 위치에 관계 없이) 제어되는 비행을 계속 유지하면서 확장될 수 있다.
일부 실시예에서, 내부 섹션(305)은 동체(106)에 연결되는 반면, 외부 섹션(310)은 동체(106)로부터 외부로 텔레스코핑될 수 있다. 트레일링 에지 에일러론(120)은 롤 제어를 가능하게 하기 위해 외부 섹션(310)에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 트레일링 에지 에일러론(120)은 날개들(110)이 연장되지 않은 경우에도 롤 제어를 제공할 수 있다. 트레일링 에지 에일러론(120)은 외부 섹션(310)의 내부 체적을 최대화하기 위해 날개의 가장 후방 지점에서 힌지에 의해 연결될 수 있으며, 이는 다시 제3 구성에서 날개(110)의 전체 폭을 최대화한다. 다양한 실시예들에서, 스포일러와 같은 날개 제어면의 다른 구성이 본 개시의 사상 및 범위 내에서 구현될 수 있다.
중공형 외부 텔레스코핑 날개 섹션(310) 및 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)을 구현함으로써, 다수의 개선점이 도입된다. 일반적인 텔레스코핑 날개는 고정된 내부 패널에 저장된 텔레스코핑 외부 패널들을 사용함으로써, 날개 패널들이 텔레스코핑된 상태에 도달할 때까지 외부 패널들에 장착된 에일러론의 사용을 배제한다. 또한, 종래의 에일러론 구현은 날개 표면 자체 내에 구성되어 날개에서 이용 가능한 내부 체적의 양을 감소시킨다. 감소된 내부 체적은 텔레스코핑 날개 시스템에서 내부 날개 섹션 전개의 이용 가능한 깊이를 감소시킴으로써, 텔레스코핑된 구성에서 더 작은 변위를 유도한다. 이러한 방식으로, 종래의 롤 제어면은 텔레스코핑된 날개의 최종 길이를 감소시킬 수 있다.
트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)을 텔레스코핑 날개(110)의 외부 섹션(310)에 부착하는 것은 텔레스코핑 날개(110)의 내부 섹션(305)이 외부 섹션(310)의 내부에 더 수납되면서 날개가 텔레스코핑되기 전에 전개된 배치 구성에서 비행을 유지하기 위해 필요한 롤 제어를 여전히 제공한다. 날개들(110)이 텔레스코핑될 때, 외부 섹션(310)의 변위는 다른 텔레스코핑 날개 시스템보다 큰 범위만큼 증가되고, 컴팩트한 구성이 가능한 종래의 항공기에 비해 날개폭이 증가되는 이점을 가져온다. 또한, 동체로부터 텔레스코핑 날개(110)의 외부 섹션(310)을 연장시키는 것은 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)이 UAVDC의 증가된 롤 제어를 제공할 수 있게 한다.
본 발명의 실시예들과 일치하여, 제어면[예를 들면, 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)]은 UAVDC의 모든 구성에서 동작 가능할 수 있다. 즉, 제어면은 컴팩트한 배치 구성(102), 전개된 배치 구성(104) 및 확장된 배치 구성(105)에서 동작 가능할 수 있다. 더욱이, 제어면은 이들 각각의 배치 구성 사이의 전환 단계들 도중에 동작 가능할 수 있다.
예컨대, 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)은 UAVDC에 대한 발사 후 안정화를 제공하기 위해 제1 구성[예컨대, 컴팩트한 배치 구성(102)]과 전개된 배치 구성(104)(예컨대, 약 45도 스위프에서 동작에 관여한다) 사이에서 동작할 수 있다. 또한, UAVDC가 전개된 배치 구성(104)과 확장된 배치 구성(105) 사이의 전환 단계 뿐만 아니라 비행 제어를 제공하기 위해 UAVDC가 전개된 배치 구성(104) 내에 있는 경우에 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)이 동작될 수 있다. 마지막으로, 트레일링 에지 힌지된 에일러론(120)은 추가의 보다 효과적인 비행 제어를 제공하도록 확장된 배치 구성(105)에서 동작 가능할 수 있다.
UAVDC의 하나 이상의 스태빌라이저들(125)은 중간 구성들, 제2 구성 및/또는 제3 구성으로 전개될 수 있다. 스태빌라이저들(125)은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 축(430)을 중심으로 회전함으로써 제1 스태빌라이저 구성(450)으로부터 제2 스태빌라이저 구성(455)으로 전개될 수 있다. 일단 제2 스태빌라이저 구성(455)에 있게 되면, 스태빌라이저(125)는 축(425)을 중심으로 피벗함으로써 비행 제어를 제공하는 제어면으로서 더 기능할 수 있다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 축(430)에 대한 전개는 예를 들어 예하중이 부여된 스프링(405)을 통해 구현될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 공기 저항과 인터페이싱할 때 스태빌라이저들(125)이 전개될 수 있다. 예컨대, 스태빌라이저(125)가 공기 스트림과 접촉할 때, 결과적인 항력은 스태빌라이저(125)가 전개된 구성으로 이동하게 할 수 있다. 서보(410)는 일단 스태빌라이저(125)가 전개되면 축(425)을 중심으로 스태빌라이저들(125)을 동작시킬 수 있다. 또한, 도 4e 내지 도 4g는 축(425)을 중심으로 다양한 피벗 각도에서 전개된 구성의 스태빌라이저(125)를 도시한다.
본 명세서에서 스태빌라이저들(125)로서 구체화된 전개 가능한 제어면은 예를 들어 구성요소(예컨대, 액추에이터 및 연결 장치)를 조정하기 위해 제어할 필요없이 자동 전개를 가능하게 함으로써 종래의 시스템들보다 개선된다. 또한, 유연한 페어링을 구현함으로써 공기 역학적 효율을 향상시킬 수 있다. UAVDC의 모든 실시예들이 전술한 구성요소의 각각을 포함할 수 있는 것은 아니며, UAVDC의 다른 실시예들은 추가의 구성요소를 포함할 수 있고, 다른 실시예들은 여전히 본 개시에 기재된 실시예들의 다양한 조합을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
UAVDC의 프로펠러(135)는 공기 저항과 인터페이스할 때 전개될 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로펠러(135)의 회전으로부터의 스프링 및/또는 구심력은 프로펠러(135)를 전개하는데 구현될 수 있다. 도 5는 프로펠러(135) 및 프로펠러 블레이드(510)에 대한 전개 방향(505)의 예를 도시한다.
본 발명의 실시예들에 따른 UAVDC는 모듈식 페이로드(140)를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈식 페이로드(140)는 제1 및 제2 구성의 모두에서 고정된 채로 있을 수 있다. 비제한적인 예로서, 모듈식 페이로드(140)는 UAVDC 내에 구성되어, 동체(106)의 노우즈로서 기능할 수 있다. 도 6a는 고정된 위치(605)에서 동체(106)에 부착되도록 구성된 복수의 모듈식 페이로드(140)의 예를 도시한다. 모듈성을 용이하게 하기 위해 모듈식 페이로드(140)는 핀(615) 주위를 비틀림 잠금 방식(twist-to-lock fashion)으로 후크하도록 구성된 후크(610)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 모듈식 페이로드(140)는 동체(106)에 삽입될 수 있다. 리지(ridge)(620)는 모듈식 페이로드를 배향시키고 모듈식 페이로드(140)로부터 동체(106)로 플러시 전환을 제공할 수 있다. 또한, 핀들(615)은 너트 둘레로 조여주는 나사산을 포함할 수 있음으로 해서, 후크(610) 및 이에 따른 모듈식 페이로드(140)를 제위치에 고정한다. 다른 실시예들에서, 모듈식 페이로드(140)는 동체(106) 내에 내장된 슬롯들에 끼워지도록 구성된 돌출부를 포함할 수 있다. 모듈식 페이로드(140)는 돌출부를 수용하도록 구성된 슬롯들을 따라 동체(106) 내로 삽입될 수 있고, 동체(106)에 모듈식 페이로드(140)를 고정시키도록 회전될 수 있다.
모듈식 페이로드(140)는 고정된 위치(605)에서 고정될 수 있지만, 제1 구성(630) 및 제2 구성(635)의 모듈식 페이로드를 각각 나타내는 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 내부에 전개 가능한 구성요소들을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 모듈식 페이로드(140)는 동체(106)에 대한 위치에 대해 적어도 2개의 구성을 가질 수 있다. 도 6d는 제1 위치(640)의 모듈식 페이로드(140)의 또 다른 예를 도시한다. 도 6e는 제2 위치(645)의 모듈식 페이로드(140)를 도시한다. 예컨대, 모듈식 페이로드(140)는 UAVDC가 제1 구성("컴팩트한 구성")에 있을 때 제1 위치(640)로 전개될 수 있고, 제2 구성에 있는 동안 제2 위치(645)로 전개된다. 비제한적인 예로서, 모듈식 페이로드는 동체로부터 텔레스코핑하는 붐(655; boom)으로 구성된 감지 장치(650)일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다음의 예들을 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지 않는 종래의 무인 항공기에 대한 개선점들을 제공할 수 있다:
● 비행 내구성을 증가시키는 향상된 공기 역학적 효율;
● 증가된 유효 탑재량;
● 낙하산 또는 풍선과 같은 외부 공기 역학적 처리의 도움 없이 비행 시작 및 전환; 및
● 최대화된 임무 능력[즉, 모듈식 페이로드 및 재구성 가능하고 매우 효율적인 기체는 UAVDC로 하여금 정보 감시 정찰(ISR, Intelligence Surveillance Reconnaissance), 신호 인텔리전스(SIGINT, Signals Intelligence), 날씨, 지구 물리학, 환경 등과 같은 다양한 임무를 효율적으로 수행할 수 있게 하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다].
전술한 개요 및 다음의 상세한 설명은 모두 예를 제공하고 단지 설명을 위한 것이다. 따라서, 전술한 개요 및 다음의 상세한 설명은 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에 설명된 것 이외의 특징 또는 변형이 제공될 수 있다. 예컨대, 실시예들은 상세한 설명에 기재된 다양한 특징 조합들 및 서브 조합들을 지향할 수 있다.
Ⅱ. 구성
도 1c는 본 개시의 실시예들에 따른 UAVDC를 도시한다. 본 발명의 실시예들은 동체(106), 하나 이상의 안테나(705), 동력원(1310), 스위핑 및/또는 텔레스코핑하도록 구성될 수 있는 날개들(110), 스태빌라이저들(125) 및 페이로드(140)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들은 예를 들어 프로펠러(135)와 같은 추진 기구를 포함할 수 있다.
동체(106)는 예컨대, 탄소 섬유로 구성될 수 있지만, 그러나 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 동체(106)는 예를 들어 복합 재료[예컨대, 유리 섬유, 케블라(Kevlar), 스펙트럼]로 구성될 수 있지만, 그러나 이들로 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예들에서, 3D 인쇄된 플라스틱을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 플라스틱이 사용될 수 있다. 동체(106)는 속도 및 공기 저항을 감소시키기 위해 공기 역학적 구성을 취할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 안테나(705)는 UAVDC의 다양한 부분에 위치될 수 있다. 예컨대, 안테나(705)는 고정될 수 있고, 일부 실시예에서는 등방성일 수 있다[즉, 동체(106)의 피부에 내장됨]. 대안적으로, 안테나(705)는 전개 가능할 수 있다. 예컨대, 안테나(705)는 동체로부터 힌지(예컨대, 스프링을 통해) 상에 전개되도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 안테나(705)는 스태빌라이저들(125) 중 적어도 하나에 내장될 수 있다. 이러한 방식으로, 스태빌라이저들(125)이 전개될 때, 안테나(705)가 또한 전개될 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 모듈식 페이로드(140)는 안테나(705)로서 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 안테나(705)는 붐(655)에 부착될 수 있고, 동체(106)로부터 연장되도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 복수의 안테나가 UAVDC 내에 통합될 수 있다.
안테나(705)는 도 15를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이 온보드 제어기와 동작 가능하게 통신할 수 있다. 이러한 방식으로, 안테나(705)는 원격 위치(예컨대, UAVDC 운영자)와 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 안테나(705)는 원격 위치된 운영자로부터 제어 신호를 수신하는데 사용될 수 있다. 제어 신호는 온보드 제어기에 의해 처리 및 해독될 수 있으며, 차례로 UAVDC를 그에 따라 동작시킬 수 있다. 또한, 안테나(705)는 UAVDC로부터 예를 들어 원격 위치된 운영자에게 다양한 데이터를 전달하는데 사용될 수 있다.
데이터는 예컨대, UAVDC 상에 탑재된 다양한 센서들[예컨대, 모듈식 페이로드(140) 내의 센서들]에 의해 수집된 센서 데이터를 포함할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또 다른 실시예들에서, 데이터는 예컨대, 글로벌 위치 데이터, 가속도계 데이터, 자이로스코프 데이터, 속도 데이터 등을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 UAVDC에 대한 원격 데이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전술한 데이터는 그 통신 전에 온보드 제어기에 의해 수집, 처리 및 암호화될 수 있다.
UAVDC는 다양한 추진 기구로 구성될 수 있고, 도 8에 도시된 프로펠러(135)는 하나의 도시된 변형예에 불과하다는 것을 이해해야 한다. 다른 추진 기구에는 로켓, 제트 엔진 및 압축 가스 제트가 포함될 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 더욱이, 일부 실시예에서, UAVDC는 글라이더의 특성을 가질 수 있기 때문에, 어떠한 추진도 요구될 수 없다. 이러한 실시예들에서, UAVDC는 예를 들어 튜브로부터 발사되거나, 예를 들어 그 임무 표적의 활공 범위 내에서 비행기로부터 방출될 수 있다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 설명된 바와 같이, UAVDC의 다양한 특성들은 추가적인 추진을 필요로 하지 않고 UAVDC의 임무를 달성하기에 충분한 비행 시간(예컨대, 도 14를 참조하여 아래에서 설명되는 전개시)을 UAVDC에 제공할 수 있다.
프로펠러(135)는 동체(106)에 대해 접히는 프로펠러 블레이드(510)를 포함 할 수 있다. 프로펠러(135)는 2개의 프로펠러 블레이드(510)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 보다 많은 또는 보다 적은 프로펠러 블레이드가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 하나의 프로펠러 블레이드만 사용될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 동체(106)는 접힌 구성으로 프로펠러 블레이드(510)를 수용하도록 구성된 홈(905)을 포함할 수 있다. 비행 도중에, 프로펠러(135)는 예를 들어 프로펠러에 대한 공기압(예컨대, 항력에 기인한) 또는 프로펠러(135)의 회전에 의한 구심력에 의해 펼쳐질 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로펠러(135)는 신속한 전개를 가능하게 하는 스프링[예를 들면, 토션 스프링(805)]을 사용하여 펼쳐짐으로써, 프로펠러(135)가 완전히 펼쳐지기 전에 프로펠러 블레이드(510)가 스태빌라이저(125)에 부딪히는 것을 방지할 수 있다.
많은 도면들이 후방 장착 위치로 프로펠러(135)를 도시하고 있지만, 추진 기구가 제공되는 실시예들에서, 프로펠러(135)는 UAVDC의 상이한 위치들로 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 일부 실시예에서, 프로펠러(135)는 후방 대신에 UAVDC의 전방에 장착될 수 있다. 도 6d 및 도 6e는 UAVDC의 전면에 장착되는 트랙터 프로펠러(675)를 포함하는 UAVDC의 일 실시예를 도시한다.
게다가, 프로펠러(135)의 위치 설정은 날개들(110)의 전개에 의해 영향을 받을 수 있다. 도 10a를 참조하면, 프로펠러 블레이드(1005)는 날개들(110) 아래에 갇혀 동체(106)에 장착된다. 제1 구성에서 UAVDC의 발사 중에, 에어 드래그 또는 스프링(805)은 프로펠러 블레이드(1005)를 상부 위치[예컨대, 동체(106)의 상부에 장착됨]에서 전개된 상태로 강제할 수 있다. 그러나, 이러한 프로펠러 블레이드(1005)의 전개는 제1 구성에서 도시된 바와 같이 바로 위에 수납된 날개들(110)에 의해 방해받을 수 있다.
날개(110)에 의해 방해받지 않는 나머지 프로펠러 블레이드(1010)는 전개로부터 방해받지 않을 수 있으며, 따라서 설계된 제2 구성으로 전개될 수 있다. 프로펠러 블레이드(1005)가 여전히 트랩된 상태에서 나머지 프로펠러 블레이드(1010)가 윈드밀(windmill)에 대한 풍향에 의한 손상을 방지하기 위해, 블레이드의 힌지 이동(1015)은 블레이드(1010)가 도 10b에 도시된 바와 같이 자유 스트림과 블레이드(1010)를 정렬시키는 위치(1020)로 다시 접힐수 있도록 연장될 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, UAVDC는 2개의 날개 섹션을 갖는 단일 날개로 구성된 날개 배치 구성을 가질 수 있다. 날개 배치 구성은 좌측 날개 섹션과 우측 날개 섹션으로 분할되어, 좌측 날개 섹션과 우측 날개 섹션 사이의 대략 대칭 측방 평면에서 가변 스위핑을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 날개 섹션은 좌측 날개 및 우측 날개[예컨대, 날개(110)]일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들과 여전히 일치하여, 날개 배치 구성은 2개의 날개 섹션으로 구성된 단일 날개일 수 있다.
날개 배치 구성은 제1 배치 구성(예컨대, UAVDC의 제1 구성에 대응함), 제2 배치 구성(UAVDC의 제2 또는 제3 구성에 대응함) 및 제3 배치 구성으로 구성될 수 있다. 제1 배치 구성에서, 좌측 날개 섹션 및 우측 날개 섹션은 제1 스위핑 전개 각도에서 동체에 대해 수용될 수 있다. 제2 배치 구성에서, 날개 배치 구성은 제2 스위핑 전개 각도에서의 비행을 위해 완전히 전개될 수 있다. 제3 배치 구성은 제1 스위핑 전개 각도와 제2 스위핑 전개 각도 사이의 임의의 날개 전개 각도에서 날개 섹션을 포함할 수 있다.
스위핑 전개 각도를 가능하게 하기 위해, UAVDC는 좌측 날개 섹션 및 우측 날개 섹션을 피벗하도록 구성된 스위핑 기어 박스를 포함하여, 날개 배치 구성이 임의의 스위핑 전개 각도로 제1 배치 구성으로부터 제2 배치 구성으로 스위핑할 수 있게 한다. UAVDC는 임의의 스위핑 전개 각도에서 날개 배치 구성의 스위핑을 작동시키도록 구성된 스위핑 기어 박스에 결합된 액추에이터를 포함할 수 있다.
스위핑 동작 전체에 걸쳐, 페어링(130)은 개방 구성에서 폐쇄 구성으로 변경되도록 구성될 수 있다. 페어링(130)은 제1 날개 섹션과 제2 날개 섹션이 제1 배치 구성으로 페어링 아래에 수납되도록 구부림으로써 개방 구조로 시작하여 폐쇄 구성으로 이동하여 제2 배치 구성에서 공기 역학적 및/또는 환경적 이점을 제공할 수 있다.
날개들(110)은 제1 구성(102)에 도시된 바와 같이 발사 구성 내에 수납될 수 있다. 일부 실시예에서, 날개들(110)의 발사 구성은 수직 오프셋을 포함할 수 있다. 날개들(110)은 스위핑 기어 박스(205)(예컨대, 스위핑 수단)에 의해 비행 구성으로 스위핑될 수 있다. 예컨대, 스위핑 기어 박스(205)에 부착된 액추에이터(210)는 각각의 날개에 결합된 웜기어(220) 및 웜기어(220)에 결합되고 스위핑 동작(250)으로 날개를 넓히도록 구성된 웜(225)을 포함할 수 있다. 스위핑 기어 박스(205)는 날개 마운트(215) 상에 놓일 수 있다. 다양한 다른 수단이 스프링(이것에 한정되지는 않음)을 포함하는 스위핑 날개들(110)에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 날개들(110)은 비행을 가능하게 하기 위해 완전히 스위핑될 필요가 없을 수 있다. 예컨대, UAVDC는 전체 스위핑보다 작은 각도로 비행할 수 있다.
기어 박스(205)는 날개들(110)이 서로에 대해 (예컨대, 서로에 대해 평평한) 및 동체에 대해 (예컨대, 동체에 대해 평평한) 제1 세트의 각도로 발사 구성에 저장될 수 있도록 구성될 수 있다. 기어 박스(205)는 또한 스위핑 구성에서 최적의 입사각 및 이면각으로 날개(110)가 전개되도록 구성될 수 있다. 이것은 각각의 날개의 회전축 뿐만 아니라 각각의 날개의 부착물을 웜기어(220)(또는 "날개 피벗")로 향하게 함으로써 달성될 수 있다. 이와 같이, 기어 박스(205)는 날개들이 스위핑할 수 있는 2개의 피벗 축들을 포함할 수 있다. 도 2d는 기어 박스(205)를 가능하게 하는 기하학적 구조를 도시하는 개략도이다. 예컨대, 회전축은 축(255)을 기준으로 도시된 바와 같이 Y-Z 평면(270)에서의 각도가 웜기어(220)에 대한 부착 각도(265)와 일치할 수 있도록 배향될 수 있다. 또한, X-Z 평면(260)에서의 각도는 웜기어(220)에 대한 부착 각도(275)와 일치할 수 있다. 이 구성에 의해, 날개들(110)은 최적의 이면각 및 입사각으로 전개되면서 서로에 대해 그리고 동체에 대해 평평하게 수납될 수 있다. 최적의 이면각은 X-Z 평면(260)에서의 각도와 부착 각도(265)의 조합일 수 있고, 최적의 입사각은 X-Y 평면 내의 각도와 부착 각도(275)의 조합일 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 기구는 날개들(110)을 스위핑하고 날개들(110)을 원하는 이면각 및 입사각으로 방향을 바꿀 수 있다. 날개들을 스위핑하고 방향을 맞추기 위한 단일 기구는 무게와 복잡성을 줄여서 지구력을 높이고 비용을 줄인다.
UAVDC는 날개들(110)의 외향 스위핑 동작(250)을 가능하게 하면서 항력을 감소시키기 위해 페어링(130)을 포함할 수 있다. 도 11a 및 도 11b는 제1 구성(1105) 및 제2 구성(1110)의 페어링(130)을 각각 도시한다. 페어링(130)은 날개들(110)이 스위핑될 때 방해가 되지 않도록 가요성 재료(예컨대, 유리 섬유)로 만들어질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 탄소 섬유, 케블라(Kevlar) 및 시트 금속을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 재료들이 사용될 수 있다. 페어링(130)은 날개들(110)이 제2 구성(1110)에 도달함에 따라 날개들(110)의 프로파일 주위에 끼워 맞춤하도록 날개 구멍 컷아웃(1115)을 포함할 수 있다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 제1 구성(1105)의 페어링(130)은 컴팩트한 배치 구성(102)의 스위핑 날개들(110) 상에 놓이고 팽팽한("구부러진") 상태로 유지되는 장력을 겪을 수 있다. 슬릿(1120)은 페어링(130)에서 구현되어 페어링(130)이 컴팩트한 배치 구성(102)에서 스위핑 날개들(110)을 수용하도록 적절하게 구부러질 수 있게 한다. UAVDC가 제2 구성[예컨대, 확장된 배치 구성(105)]에 진입할 때, 페어링(130)은 날개들(110)이 날개 구멍 컷 아웃(1115)에 도달할 때 날개 주위를 폐쇄하도록 도 11b에 도시된 바와 같이 구부러질 수 있다. 제2 구성(1110)에서, 페어링(130)은 드래그(drag)를 최소화하기 위해 날개(110) 주위에 견고하게 고정될 때 무변형 상태에 있을 수 있다. 페어링(130)이 섬유 복합 재료를 포함하는 경우, 라미네이트에서의 버클링(buckling) 및 가요성을 용이하게 하기 위해 섬유 배향을 사용하는 것이 바람직할 수 있다(예컨대, +/- 45도 플라이를 사용하면 더 큰 유연성 및 0 및 90도 방향에서 쉽게 구부러질 수 있다).
추가의 실시예들에서, 자석(1125)은 도 11c에 도시된 바와 같이 스위핑 날개들(110) 둘레에 페어링(130)을 추가로 고정시키는 데 사용될 수 있다. 자석(1125)은 동체(106) 상에 위치될 수 있다. 반대 극성의 자석 또는 자성 금속(1130)은 자석(1125)의 자기 인력을 수용하기 위해 페어링(130) 상에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 자석(1125) 및 대응하는 자성 금속(1130)의 위치는 반대로 될 수 있다.
날개들(110)이 스위핑될 때, 또는 일부 실시예에서 날개들(110)이 완전히 스위핑된 후에, 날개들(110)은 텔레스코핑될 수 있다. 예컨대, 내부 섹션(305)은 UAVDC의 동체(106)에 부착될 수 있다. 내부 섹션(305)은 컴팩트한 제1 구성 동안 외부 섹션(310) 내에 적어도 부분적으로 수납될 수 있다. 외부 섹션(310)은 실질적으로 중공형인 내부를 포함할 수 있다. 내부 섹션(305)의 외부면은 외부 섹션(310)의 내부면에 수납될 수 있다. 제2 구성에 도달하기 위해서, 외부 섹션(310)은 내부 섹션(305)을 따라 슬라이딩하여 동체(106)로부터 바깥쪽으로 연장될 수 있다. 외부 섹션(310)이 내부 섹션 섹션(305)을 따라 슬라이딩함에 따라, 내부 섹션(305)의 증가하는 부분이 노출될 수 있다. 날개들(110)의 날개폭은 대략 외부 섹션(305)의 길이 및 내부 섹션(305)의 노출된 부분의 길이일 수 있다. 내부 섹션(305) 및 외부 섹션(310) 모두는 비행 중에 리프트를 제공하기 위해 공기 역학 프로파일을 사용할 수 있다. 일부 실시예는 텔레스코핑 날개들(110)을 위해 벨트 시스템(315)을 이용할 수 있다.
벨트 시스템(315)은 내부 날개 섹션(305)("제2 섹션")에 부착될 수 있는 벨트 풀리(325)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 풀리(325)는 액추에이터(320)에 의해 구동될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 풀리(325)는 복수의 액추에이터(320)에 의해 구동될 수 있다. 벨트(330)는 풀리들(325) 둘레에 루프될 수 있다. 벨트(330)의 노치는 액추에이터(320)가 벨트(330)를 움직일 수 있게 할 수 있다. 벨트(330)의 직선 길이(331) 중 하나는 내부 날개 섹션(305) 내에 포함될 수 있는 반면, 벨트(330)의 다른 길이(332)는 날개들(110)의 텔레스코핑에 앞서 외부 날개 섹션(310)("제1 섹션")에 노출되는 내부 날개 섹션(305)("제2 섹션")의 하부의 홈에 포함될 수 있다.
텔레스코핑을 가능하게 하기 위해, 벨트(330)는 길이(332)를 따라 외부 날개 섹션(310)의 적어도 일부분에 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 액추에이터(320)의 회전은 벨트(330)의 이동뿐만 아니라 벨트(330)로의 부착으로 인한 외부 날개 섹션(310)의 변위를 야기한다. 따라서, 방향(335)으로의 작동은 외부 섹션(310)이 동체(106)로부터 바깥쪽으로 연장되도록 하여, UAVDC의 날개폭을 증가시킨다. 외부 섹션(310)이 바깥쪽으로 이동함에 따라, 내부 섹션(305)은 외부 섹션(310)의 내부로부터 동시에 인출되어 UAVDC의 날개폭을 증가시킨다. 따라서, 날개(110)가 텔레스코핑됨에 따라 길이(332)가 노출될 수 있지만 홈은 벨트(330)가 노출된 내부 날개 섹션(305)의 하부로부터 돌출하는 것을 방지할 수 있다.
외부 섹션(310)을 길이(332)로 부착하는 것은 예를 들어 클램프, 스크류 또는 접착제에 의해 구현될 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 벨트(330)는 섬유 강화 고무 재료의 길이를 포함할 수 있다. 섬유를 노출시키도록 벨트의 각 단부로부터 고무를 스트리핑함으로써, 외부 섹션(310)에 벨트(330)를 부착하기 위한 추가의 부착 기구가 이용 가능할 수 있다. 예컨대, 노출된 섬유들은 외부 날개 섹션(310)[예컨대, 외부 날개 섹션(310)의 구멍들]에 묶일 수 있다. 묶인 섬유들은 예를 들어 접착제로 추가로 고정될 수 있다. 이러한 방식으로, 벨트(330)의 단부들은 단부들을 고정시키는 커플러를 사용하지 않고 연결된 루프를 생성하도록 부착될 수 있고, 이에 따라 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 부피가 큰 부분을 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예들과 일치하여, 벨트 시스템(315)은 종래의 텔레스코핑 시스템에 비해 텔레스코핑을 위한 더 가벼운 및/또는 보다 컴팩트한 기구를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 날개들의 텔레스코핑은 날개들(110)을 수축시키기 위해 액추에이터(320)의 방향(335)을 역전시킴으로써 반전될 수 있다. 본 발명에 따른 다른 실시예들에서, 외부 날개 섹션(310)이 동체(106)에 부착될 수 있고 내부 날개 섹션(305)이 외부로 텔레스코핑될 수 있도록 벨트 시스템(315)의 구성요소들은 반전될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 유사한 벨트 시스템이 동체(106)로부터 붐을 연장시키기 위해 구현될 수 있다. 예컨대, 벨트(330)를 외부 날개 섹션(310)에 부착하는 대신에, 벨트(330)가 붐에 부착될 수 있다.
날개들(110)은 에일러론(120)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 에일러론(120)은 힌지(1215)를 통해 외부 섹션(310)의 트레일링 에지에 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 에일러론(120)은 종래의 에일러론과 비교하여 외부 섹션(310)의 내부 체적과의 간섭을 최소화할 수 있다. 외부 섹션(310)의 내부 체적을 최적화함으로써, 내부 섹션(305)은 보다 일반적으로 사용되는 에일러론에 의해 제한되는 최적화된 프로파일 및 증가된 폭을 가질 수 있다. 예컨대, 내부 섹션(305)은 제1 컴팩트한 구성 내에 수납될 때 외부 섹션(310)에 대한 트레일링 에지 에일러론 부착부의 길이의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 이러한 방식으로, 내부 섹션(305)과 외부 섹션(310) 사이의 표면적의 비가 증가될 수 있다. 날개폭을 최대화하면 기체 효율, 비행 내구성 및 탑재량이 크게 증가될 수 있다. 이러한 트레일링 에지 에일러론(120)을 가능하게 할 수 있는 힌지 타입은 생활 힌지 또는 다른 굴곡 베어링을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
또한, 에일러론(120)을 동체(106)로부터 멀리 연장된 외부 섹션(310)에 장착함으로써, 에일러론(120)은 날개 전개 단계 전체에서 롤 제어를 가능하게 할 수 있다. 이는 UAVDC가 내부 섹션(305)에 대한 외부 섹션(310)의 위치와 관계없이 양의 롤 제어로 비행할 수 있음을 의미하며, 이는 날개들이 비텔레스코핑 위치로 구성될 때 안정된 비행으로의 전환이 항공기 프레임에 대해 더 낮은 구조적 하중으로 이행할 수 있는 발사 및 비행 복구 단계에서 유익할 수 있다. 롤 제어를 잃지 않으면서 공기 역학적 효율을 최대화하기 위해 날개폭이 비행 중에 감소되거나 증가될 수 있기 때문에 이것은 또한 유익할 수 있다. 도 12a는 에일러론을 제어하기 위한 구성요소들의 구성을 도시한다. 각각의 에일러론(120)은 결합(1210)을 통해 도 13에 도시된 바와 같이 서보(1320)에 의해 위치될 수 있다. 각각의 서보(1320)는 일부 실시예에서 외부 날개 섹션(310) 내에 위치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에일러론(120)은 기어 또는 샤프트를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 수단에 의해 동작될 수 있다. 각각의 서보(1320)는 제어기(1500)에 의해 제어될 수 있다.
도 12b는 수납된 체적을 최소화하는 함몰된 위치(tucked position)(1230), 부분 접힘 위치(1235) 및 완전 전개 위치(1240)를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 에일러론(120)에 대한 가능한 구성을 도시한다. 서보(1320)는 외부 날개 섹션(310) 및 내부 날개 섹션(305) 내에 위치된 제어 와이어를 통해 동작될 수 있다. 제어 와이어는 내부 날개 섹션(305)을 통해 동체(106)로부터 연장될 수 있다. 날개 섹션(305)의 단부는 제어 와이어가 서보(1320)에 연결되는 외부 날개 섹션(310)의 내부로 연장될 수 있는 개구부를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 와이어는 날개들의 텔레스코핑을 수용하기에 충분한 길이를 포함할 수 있다. 날개들이 텔레스코핑되지 않은 상태에서, 제어 와이어는 날개 섹션들 중 하나에서 스풀되거나 깔끔하게 접힐 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 스태빌라이저(125)로서 구현된 전개 가능한 피봇팅 제어면의 실시예를 도시한다. 본 개시는 전개 가능한 피봇팅 및/또는 피칭 제어면에 대해 "스태빌라이저"라는 용어를 사용하지만, 그러한 제어면은 스태빌라이저로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 예컨대, 동일한 구성요소들을 구현하는 전개 가능한 피봇팅 제어면은 날개들을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 방법으로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 스태빌라이저(125)는 에어 드래그를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 수단에 의해 비행 구성으로 이동될 수 있다. 다른 실시예들에서, 스태빌라이저(125)는 발사시에 비행 구성으로 이동하도록 스프링 장착될 수 있다. 예컨대, 토션 스프링(405)은 스태빌라이저(125)를 비행 구성으로 이동시킬 수 있다. 스태빌라이저(125)는 스태빌라이저를 축(425)을 중심으로 피벗하는 푸시 로드(415) 및 제어 혼(416; control horn)을 작동시키는 서보(410)에 의한 비행 제어를 제공하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 서보(410)는 스태빌라이저(125)가 힌지(420) 내에서 피벗함으로써 축(425)을 중심으로 회전하게 할 수 있다. 또한, 스태빌라이저(125)는 페어링(485)을 포함할 수 있다. 페어링(485)은 도 4e 내지 도 4g에 도시된 바와 같이 공기 역학적 효율을 유지하면서 피칭 동작을 가능하게 하기 위해 샤프트(445) 주위로 이동하도록 구성된 가요성 재료(예컨대, 고무 또는 엘라스토머)로 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스태빌라이저(125)는 스태빌라이저(125)의 전개가 하나 이상의 안테나(705)를 추가로 전개할 수 있도록 하나 이상의 안테나(705)를 포함할 수 있다.
스태빌라이저(125)는 축(430)을 중심으로 피벗함으로써 비행 구성으로 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 축(430)은 제1 구성(450)에서 제2 구성(455)으로의 전환에서 동체(106)에 대해 일정할 수 있다. 또한, 전개하는 동안 제어 혼(416)의 중심선을 축(430)과 정렬시킴으로써, 서보(410)는 도 4a 및 도 4b에 추가로 도시된 바와 같이 제1 구성(450)에서 제2 구성(455)으로 전환(440)하는 동안 이동할 필요가 없다.
서보(410)는 적어도 하나의 스태빌라이저를 날개폭 방향 축을 중심으로 편향/회전시키기 위해 제어 혼(416)에 결합된 푸시 로드(415)를 적어도 하나의 스태빌라이저 상으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 제어 혼(416)은 적어도 하나의 스태빌라이저가 비행 구성(제2 구성)으로 전개됨에 따라 상대적으로 고정된 위치로 유지되도록 차례로 구성될 수 있다.
도 4e 내지 도 4g는 스태빌라이저 페어링(485)을 도시한다. 스태빌라이저 페어링(485)은 제2 스태빌라이저 구성(455)에 있는 동안 양의 비행 제어를 제공하기 위해 적어도 하나의 스태빌라이저가 그 날개폭 방향 축을 중심으로 편향/회전될 수 있게 하는 다양한 구성요소를 커버하는데 사용될 수 있다. 스태빌라이저 페어링(485)은 예를 들어 고무와 같은 가요성 재료를 포함할 수 있다. 이와 같이, 스태빌라이저 페어링(485)은 샤프트(445)를 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다양한 구성요소에 대한 저항을 감소시킬 수 있으며, 스태빌라이저(125)의 전체 운동 범위를 가능하게 하도록 굴곡된다.
다수의 내부 구성요소들이 동체(106)의 내부(1305) 내에 장착될 수 있다. 도 13은 동력원(1310)이 동체(106)의 내부에 위치될 수 있는 UAVDC의 내부 구성의 하나의 예를 도시한다. 동력원(1310)은 예를 들어 연료 탱크 또는 하나 이상의 배터리들을 포함할 수 있다. 모듈식 페이로드(140), 제어기(1500), 스위핑 기어 박스 액추에이터(210), 에일러론을 위한 제어 기구[예컨대, 서보(1320)], 스태빌라이저(125)를 위한 서보(410), 프로펠러(135)를 구동하기 위한 모터(1315) 및 안테나(705)를 포함하지만 이들에 한정되지 않는 UAVDC의 다양한 구성요소들은 동력원(1310)에 연결될 수 있다. 추진 장치[예컨대, 프로펠러(135)]를 포함하는 UAVDC의 실시예들은 예를 들어 내연 기관과 같은 대체 동력원에 의해 동력원을 공급받을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 내연 기관용 연료원(예컨대, 가스 탱크)은 동체(106)의 내부(1305) 내에 위치될 수 있다.
내부 구성요소들은 예를 들어 아래의 섹션 Ⅲ을 참조하여 더욱 상세히 설명되는 다음의 구성요소들, 즉 날개들(110)을 스위핑하기 위해 사용되는 스위핑 기어 박스(205) 및 액추에이터(210); 에일러론(120)을 위한 제어 기구[예컨대, 에일러론(120)을 동작시키기 위한 서보(1320)] 및 스태빌라이저(125)를 동작시키기 위한 서보(410); 프로펠러(135)를 구동하기 위한 모터(1315); 모터(1315)를 프로펠러(135)에 연결하기 위한 구동 샤프트(1330) 및 UAVDC의 전개, 비행 및 동작을 제어하기 위한 온보드 제어기(1500)를 추가로 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다. 도시된 내부 구성요소들의 구성은 단지 하나의 가능한 구성이며, 다른 실시예들도 가능하다. 내부 구성요소들은 비행을 위한 최적의 방법으로 무게를 균형 있게 분산시킬 수 있다.
Ⅲ. 조작
도 14는 UAVDC를 동작시키기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(1400)에 포함된 일반적인 단계들을 설명하는 흐름도이다. 방법(1400)은 도 15와 관련하여 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 제어기(1500)(예컨대, 온보드 컴퓨팅 장치)를 적어도 부분적으로 사용하여 구현될 수 있다. 제어기(1500)는 전개 가능한 구성요소를 조작할 뿐만 아니라 비행 제어, 페이로드 동작 및 통신을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다른 임무 세부 사항을 수행하는 제어기를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제어기(1500)는 예를 들어 모듈식 페이로드(140), 스위핑 기어 박스 액추에이터(210), 에일러론(120)[예컨대, 서보(1320)]에 대한 제어 기구, 스태빌라이저(125)에 대한 서보(410), 프로펠러(135)를 구동하기 위한 모터(1315), 동력원(1310), 관성 측정 유닛, 글로벌 포지셔닝 시스템, 다양한 원격 측정 센서들 및 안테나(705) 뿐만 아니라 다른 모든 유닛들과 동작적 구성 및 통신을 할 수 있지만, 이들로 한정되지는 않는다. 도 15를 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이, 제어기(1500)는 안테나(705)를 참조하여 전술한 바와 같이 원격 조작을 가능하게 하는 원격 통신 모듈을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(1500)는 구성시 완전히 자체 조작할 수 있다. 이러한 방식으로, UAVDC는 자체 조종될 수 있다.
또한, 제어기(1500)를 참조하여 단계들이 개시되었지만, 복수의 다른 구성요소들이 다른 컴퓨팅 구성요소들, 기계 구성요소들, 환경 특성들(예컨대, 공기 저항성), 원격 운영자 등을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 방법(1400)의 동작을 가능하게 할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 비록 흐름도에 의해 설명된 단계들이 특정 순서로 개시되었지만, 그 순서는 단지 예시적인 목적을 위해 개시된 것임을 이해해야 한다. 단계들은 결합, 분리, 재정렬될 수 있으며, 다양한 매개 단계들이 존재할 수 있다. 따라서, 흐름도 내에 도시된 다양한 단계들은 다양한 실시예들에서 도시된 것과 상이한 배치 구성으로 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 다양한 단계들이 본 명세서에 개시된 방법들 및 시스템들의 기본 범위를 변경하거나 또는 억제함이 없이 흐름도에 추가되거나 제거될 수 있다.
방법(1400)은 시작 블록(1405)에서 시작하여 UAVDC가 발사될 수 있는 단계(1410)로 진행할 수 있다. 예컨대, UAVDC는 선박에서 발사되거나 캐리어 항공기에서 떨어뜨린 튜브에서 발사될 수 있다. UAVDC의 제1 구성(예컨대, 도 1a를 참조하여 설명됨)의 컴팩트한 배치 구성(102)은 UAVDC가 예를 들어 미사일처럼 튜브-발사될 수 있게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어 항공기로부터 일단 낙하되면, UAVDC는(도시된 바와 같이) 공기 역학적으로 설계될 수 있고, 텀블링 낙하로부터 다이빙으로 자체 배향될 수 있는 그러한 중량 분포를 가질 수 있다.
UAVDC가 발사되는 단계(1410)로부터, 방법(1400)은 비행 구성요소들이 전개될 수 있는 단계(1420)로 진행할 수 있다. 비행 구성요소들의 전개는 설명을 목적으로 특정 순서로 설명되었지만 다른 배치 구성들로 발생할 수 있다.
발사시, 스태빌라이저(125) 및 프로펠러(135)가 전개될 수 있다. 적용 가능한 실시예들에서, 스프링(405) 및 스프링(805)은 스태빌라이저(125) 및 프로펠러 블레이드(505)를 각각 전개할 수 있다. 다른 실시예들에서, 발사시의 공기 저항 및 스태빌라이저(125)[예컨대, 제1 스태빌라이저 구성(450)] 및 프로펠러 블레이드(505)의 수납된 배치 구성은 팽창 벡터에서 힘을 생성하여, 스태빌라이저(125) 및 프로펠러 블레이드(505)가 전개된 배치 구성[예컨대, 제2 스태빌라이저 구성(455)]으로 전개되게 한다.
제어기(1500)(예컨대, 온-보드 컴퓨팅 장치)는 발사 후 일정 시간이 경과된 후 즉각적으로 또는 액추에이터 및 날개 전개 기구를 자동으로 결합시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 탑재된 센서들[예를 들어 모듈식 페이로드(140)에 전개된 센서들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는]로부터의 특정 판독시에 결합이 발생될 수 있다. 예컨대, 날개의 전개 및 연장은 예컨대 UAVDC의 속도, 가속도 및 레벨링과 같은 특정 비행 중 요인들에 따라 달라질 수 있다. 제어기(1500)는 소정의 사전 설정된 조건들을 만족할 때 다양한 구성요소들의 전개를 트리거하도록 구성될 수 있다. 이러한 조건들은 전개 전에 정의될 수 있다.
액추에이터(210)는 날개들(110)을 스위핑하도록 스위핑 기어 박스(205)를 구동할 수 있다. 일부 실시예에서, UAVDC는 날개들(110)이 45°스위핑할 때 지속적인 비행을 제어할 수 있다. 날개들(110)이 완전히 스위핑에 도달할 때, 날개들(110)은 스위핑 동작(110)의 변형으로 인해 열리고 페어링(130)의 날개 구멍 컷 아웃(1115) 내에서 움직일 수 있으며, 동체 내에 위치된 자석의 도움을 받아 재잠김될 수 있다. 따라서, 페어링(130)은 공기 역학을 개선하기 위해 날개들(110)의 프로파일 주위에서 자동으로 닫혀 스냅할 수 있다. 자석(1125)은 날개들(110) 둘레에 페어링(130)을 추가로 고정시킬 수 있다.
날개들(110)이 스위핑되기 시작하거나 날개들(110)이 완전히 스위핑된 후에, 날개들(110)은 텔레스코핑을 시작할 수 있다. 예컨대, 벨트 시스템(315)은 내부 섹션(305)을 따라 외부 섹션(310)을 끌어 당겨 날개(110)를 텔레스코핑할 수 있다. 날개 스위핑 각도 및 텔레스코핑된 위치는 비행 중에 동적으로 추가로 조정될 수 있다.
또한, 전개 가능한 실시예들에서, 모듈식 페이로드(140)는 그것의 제1 배치 구성으로부터 그것의 제2 배치 구성으로 전개할 수 있다. 예컨대, 모듈식 페이로드(140)는 전개된 위치(예컨대, 확장된 붐)에서의 성능을 위해 보다 양호하게 전개된 복수의 감지 장치들을 포함할 수 있다. 그러한 전개는 UAVDC 비행의 발사 후 안정화 구간에서 발생할 수 있다.
비행 구성요소가 전개되고 UAVDC 비행이 안정화되는 단계(1420)에서, 방법(1400)은 UAVDC가 임무를 수행하기 위해 사용될 수 있는 단계(1430)으로 진행할 수 있다. 모든 비행 단계들 도중에, UAVDC는 안테나(705)를 통해 운영자와 동작 가능하게 통신할 수 있다. 운영자는 UAVDC의 다양한 구성요소로부터 다양한 판독 값을 수신할 수 있다.
일부 실시예에서, 운영자는 임무 중 UAVDC의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 운영자는 날개 전개 기구[예컨대, 스위핑 기어 박스(205), 액추에이터(210) 및 벨트 시스템(315)], 프로펠러(135), 스태빌라이저(125), 에일러론(120) 및 추가로 전개 가능한 구성요소들[예컨대, 안테나(705)를 위한 텔레스코핑 붐(710) 및 안테나(650)를 위한 붐(655)]을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 비행 구성요소들을 제어할 수 있다. 다른 실시예들에서, 온보드 제어기(1500)는 임무 제어 데이터로 사전에 구성될 수 있다.
UAVDC의 실시예들은 데이터 캡처, 페이로드 전개 및 통신 중계를 제공하는 것을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 복수의 임무들을 위해 사용될 수 있다. 비행 제어를 위한 통신 이외에도, UAVDC의 실시예들은 데이터 캡처 및 전송에서 제어될 수 있다. 다른 실시예들에서, UAVDC는 운영자가 모듈식 페이로드(140)를 릴리스할 수 있게 한다.
UAVDC가 임무를 수행하기 위해 사용되는 단계(1430)로부터, 방법(1400)은 임무가 종료되는 단계(1440)로 진행할 수 있다. 예컨대, UAVDC를 복구할 수 있는 탈환 위치로 비행하여 임무를 종료시킬 수 있다. 또한, UAVDC는 충돌 착륙으로 임무를 종료시킬 수 있다. 예컨대, UAVDC는 기능적인 구성요소들을 파괴하기 위해 암석 또는 단단한 표면으로 날아갈 수 있다. 추가의 실시예들에서, UAVDC는 폭발 장치를 갖추고 있어 임무 완료시 자체 파괴될 수 있다. 단계(1440) 이후에, 방법(1400)은 단계(1450)에서 종료될 수 있다.
Ⅳ. 온보드 시스템 구조
UAVDC는 온보드 컴퓨팅 모듈을 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다. 컴퓨팅 모듈은, 예컨대 모듈식 페이로드(140), 스위핑 기어 박스 액추에이터(210), 에일러론(120)용 제어 기구[예컨대, 서보(1320)], 스태빌라이저(125)용 서보(410), 프로펠러(135)를 구동하기 위한 모터(1315), 동력원(13110), 글로벌 포지셔닝 시스템, 다양한 원격 측정 센서들, 및 안테나(705)(이들로 한정되지는 않음)와 동작적 구성 및 통신을 할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 본 명세서의 설명과 일치하는 다른 컴퓨팅 장치와 동작적으로 통신할 수 있는 것으로, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑, 태블릿 또는 이동 원격 통신 장치를 포함할 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 원격 장치들은 온보드 컴퓨팅 모듈(예컨대, 전개 조건, 임무 제어 등)을 제어 및/또는 구성하는데 사용될 수 있다.
또한, UAVDC는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 서비스와 같은 중앙 집중식 서버와 동작적으로 통신할 수 있다. 동작이 제어기(1500)에 의해 부분적으로 수행되는 것으로 설명되었지만, 일부 실시예에서는 제어기(1500)와 동작적으로 통신하는 상이한 네트워크 소자들에 의해 상이한 동작들이 수행될 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 실시예들은 메모리 저장 장치 및 처리 장치를 갖는 시스템을 포함할 수 있다. 처리 장치는 메모리 저장 장치에 연결될 수 있으며, 처리 장치는 방법(1400)의 단계들을 수행하도록 구성된다.
도 15는 제어기(1500)를 포함하는 시스템의 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 전술한 메모리 저장 장치 및 처리 장치는 도 15의 제어기(1500)와 같은 컴퓨팅 장치에 구현될 수 있다. 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어의 임의의 적절한 조합이 메모리 저장 장치 및 처리 장치를 구현하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 메모리 저장 장치 및 처리 장치는 제어기(1500) 또는 제어기(1500)와 조합된 임의의 다른 UAVDC 장치 및 구성요소들(1518)로 구현될 수 있다. 다른 UAVDC 장치 및 구성요소들(1518)은 예를 들어 모듈식 페이로드(410), 스위핑 기어 박스 액츄에이터(210), 에일러론(120)용 제어 메카니즘[예컨대, 서보(1320)], 스태빌라이저(125) 용 서보(410), 프로펠러(135)를 구동하기 위한 모터(1315), 동력원(1310), 글로벌 포지셔닝 시스템, 다양한 원격 측정 센서들 및 안테나(705)를 포함할 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다. 전술한 시스템, 장치 및 프로세서들은 예들이고, 다른 시스템들, 장치들 및 프로세서들은 본 발명의 실시예들과 일치하는 전술한 메모리 저장 장치 및 처리 장치를 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 일치하는 시스템은 제어기(1500)와 같은 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 기본 구성에서, 제어기(1500)는 적어도 하나의 처리 장치(1502) 및 시스템 메모리(1504)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(1504)의 구성 및 유형에 따라, 시스템 메모리(1504)는 휘발성[예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM)], 비휘발성[예컨대, 판독 전용 메모리(ROM)], 플래시 메모리, 또는 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이들로 한정되지는 않는다. 시스템 메모리(1504)는 운영 시스템(1505), 하나 이상의 프로그래밍 모듈(1506)을 포함할 수 있으며, 프로그램 데이터(1507)를 포함할 수 있다. 예컨대, 운영 시스템(1505)은 제어기(1500)의 동작을 제어하기에 적합할 수 있다. 일 실시예에서, 프로그래밍 모듈(1506)은 비행 제어 어플리케이션(1520)을 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 그래픽 라이브러리, 다른 운영 시스템 또는 임의의 다른 어플리케이션 프로그램과 관련하여 실시될 수 있으며 임의의 특정 어플리케이션 또는 시스템으로 제한되지 않는다. 이 기본 구성은 점선(1508) 내의 이들 구성요소에 의해 도 15에 도시된다.
제어기(1500)는 추가적인 특징 또는 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 제어기(1500)는 또한 예컨대 자기 디스크, 광학 디스크 또는 테이프와 같은 추가적인 데이터 저장 장치(착탈식 및/또는 고정식)를 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 저장 장치는 착탈식 저장 장치(1509) 및 고정식 저장 장치(1510)에 의해 도 15에 도시된다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타의 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성, 착탈식 및 비고정식 매체를 포함할 수 있다. 시스템 메모리(1504), 착탈식 저장 장치(1509) 및 고정식 저장 장치(1510)는 모두 컴퓨터 저장 매체의 예들(즉, 메모리 저장 장치)이다. 시스템 저장 매체는 RAM, ROM, 전기적으로 소거 가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital versatile disk) 또는 다른 광학 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 정보를 저장하는데 사용될 수 있고 제어기(1500)에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다. 이러한 임의의 컴퓨터 저장 매체는 제어기(1500)의 일부일 수 있다. 제어기(1500)는 또한 키보드, 마우스, 펜, 사운드 입력 장치, 터치 입력 장치 등과 같은 입력 장치(들)(1512)와 동작할 수 있다. 입력 장치(들)(1512)은 예를 들어 수동 액세스 및 프로그램 제어기(1500)를 포함할 수 있다. 디스플레이, 스피커, 프린터 등과 같은 출력 장치(들)(1514)이 또한 포함될 수 있다. 전술한 장치들은 일례들이며, 다른 것들도 사용될 수 있다.
제어기(1500)는 또한 분산 컴퓨팅 환경에서 암호화된 네트워크를 통해 제어기(500)가 다른 UAVDC 장치들 및 구성요소들(1518)[예컨대, 안테나(705)]과 통신할 수 있게 하는 통신 접속(1516)을 포함할 수 있다. 통신 접속(1516)은 통신 매체의 일례이다. 통신 매체는 통상적으로 반송파 또는 다른 전송 기구와 같은 변조된 데이터 신호 내의 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터에 의해 구현될 수 있으며 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. "변조된 데이터 신호"라는 용어는 신호의 정보를 인코딩하는 방식으로 하나 이상의 특성이 설정되거나 변경된 신호를 나타낼 수 있다. 예로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 접속과 같은 통신 매체, 및 음향, 무선 주파수(RF), 적외선 및 다른 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 컴퓨터 판독 가능한 매체라는 용어는 저장 매체와 통신 매체 모두를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 프로그램 모듈 및 데이터 파일은 운영 시스템(1505)을 포함하는 시스템 메모리(1504)에 저장될 수 있다. 처리 장치(1502) 상에서 실행하는 동안, 프로그래밍 모듈들(1506)[예컨대, 제어기 어플리케이션(1520)]은 예를 들어 전술한 바와 같이 방법(1400)의 단계들 중 하나 이상의 단계들 또는 단계들 중 일부를 포함하는 프로세스들을 수행할 수 있다. 제어기 어플리케이션(1520)은 UAVDC 장치들 및 구성요소들(1518)을 동작시키고 예를 들어 통신 접속 모듈(1516)로부터 명령들을 수신하도록 구성될 수 있다. 전술한 처리는 하나의 예이며, 처리 장치(1502)는 다른 처리를 수행할 수도 있다.
일반적으로, 본 개시의 실시예와 일치하여, 프로그램 모듈들은 루틴, 프로그램, 구성요소, 데이터 구조 및 특정 작업을 수행하거나 특정 개요 데이터 유형을 구현할 수 있는 다른 유형의 구조를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 핸드 헬드 장치, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로 프로세서 기반 또는 프로그램 가능한 소비자 전자 장치, 미니 컴퓨터, 메인 프레임 컴퓨터 등을 포함하는 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 처리 장치에 의해 작업이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서도 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 모두에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 개별 전자 소자, 논리 게이트를 포함하는 패키지 또는 집적 전자 칩, 마이크로 프로세서를 이용하는 회로 또는 전자 소자 또는 마이크로 프로세서를 포함하는 단일 칩을 포함하는 전기 회로에서 실시될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 기계적, 광학적, 유체 및 양자 기술을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 예를 들어 AND, OR 및 NOT와 같은 논리 연산을 수행할 수 있는 다른 기술들을 사용하여 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 범용 컴퓨터 또는 임의의 다른 회로 또는 시스템 내에서 실시될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 예를 들어 컴퓨터 프로세스(방법), 컴퓨팅 시스템, 또는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 제조물로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 시스템에 의해 판독 가능하고 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 명령들의 컴퓨터 프로그램을 인코딩하는 컴퓨터 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 또한 컴퓨팅 시스템에 의해 판독 가능하고 컴퓨터 프로세스를 실행하기 위한 명령들의 컴퓨터 프로그램을 인코딩하는 캐리어 상의 전파된 신호일 수 있다. 따라서, 본 개시는 하드웨어 및/또는 소프트웨어(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 등을 포함함)로 구현될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 실시예들은 명령 실행 시스템에 의해 또는 이 시스템과 관련하여 사용하기 위해 매체 내에 구현된 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상의 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이들과 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함, 저장, 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 매체일 수 있다.
컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스 또는 전파 매체일 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들(비한정적인 목록)에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 다음의 구성요소들, 즉 하나 이상의 와이어를 갖는 전기적 접속, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(EPROM), 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유 및 휴대용 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 종이 또는 다른 매체의 광학 스캐닝을 통해 프로그램이 전자적으로 캡처될 수 있기 때문에, 프로그램이 인쇄되는 종이 또는 다른 적합한 매체일 수 있으며, 필요에 따라 적절한 방식으로 컴파일링 처리, 해석, 또는 달리 처리된 다음, 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있다.
예컨대, 본 개시의 실시예들은 본 개시의 실시예들에 따른 방법들, 시스템들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 블록도 및/또는 동작 예시를 참조하여 위에서 설명하였다. 블록에 표시된 기능/동작은 임의의 순서도에 도시된 순서대로 수행되지 않을 수 있다. 예컨대, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나 또는 관련된 기능/동작에 따라 때때로 블록이 역순으로 실행될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 다른 실시예들이 존재할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들이 메모리 및 다른 저장 매체에 저장된 데이터와 관련되어 설명되었지만, 데이터는 하드 디스크, 솔리드 스테이트 저장 장치(예컨대, USB 드라이브), 또는 CD-ROM, 인터넷으로부터의 반송파, 또는 다른 형태의 RAM 또는 ROM과 같은 보조 저장 장치와 같은 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장하거나 읽을 수 있다. 또한, 개시된 방법들의 단계들은 개시를 벗어나지 않고 단계들을 재정렬하고 및/또는 단계들을 삽입 또는 삭제하는 것을 포함하는 임의의 방식으로 변경될 수 있다.
V. 청구항들
본 명세서가 예들을 포함하지만, 개시의 범위는 다음의 청구 범위에 의해 표시된다. 또한, 본 명세서가 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 특정한 언어로 설명되었지만, 청구항들은 전술한 특징들 또는 동작들로 제한되지 않는다. 오히려, 전술한 특정 특징들 및 동작들은 본 개시의 실시예들에 대한 예로서 개시된다.
위의 설명 및 첨부된 도면이 이하의 청구 범위의 범주 내에 속하지 않는 임의의 추가적인 발명의 요지를 개시하는 한, 본 개시는 일반에게 공개되지 않으며 하나 이상의 어플리케이션들을 그러한 추가적인 개시가 제한되는 청구 범위에 제출할 권리가 있다.

Claims (20)

  1. 전개 가능한 구성요소들을 갖는 무인 항공기(UAVDC)로서,
    동체;
    좌측 날개 섹션과 우측 날개 섹션으로 분할되어, 대략 상기 좌측 날개 섹션과 상기 우측 날개 섹션 사이의 대칭의 측방 평면에서 가변 스위핑을 가능하게 하는 날개 배치 구성으로서, 상기 날개 배치 구성은 제1 배치 구성, 제2 배치 구성, 및 제3 배치 구성으로 구성 가능하며, 상기 제1 배치 구성은 제1 스위핑 전개 각도에서 상기 동체에 대해 수납된 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션을 포함하고, 상기 제2 배치 구성은 제2 스위핑 전개 각도에서 비행을 위해 완전히 전개된 날개 배치 구성을 포함하며, 상기 제3 배치 구성은 상기 제1 스위핑 전개 각도와 상기 제2 스위핑 전개 각도 사이의 임의의 스위핑 전개 각도로 전개된 날개 배치 구성을 포함하는 것인, 날개 배치 구성;
    상기 날개 배치 구성이 임의의 스위핑 전개 각도에서 상기 제1 배치 구성으로부터 상기 제2 배치 구성으로 스위핑할 수 있게 하기 위해 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션을 피벗하도록 구성된 스위핑 기어 박스로서, 상기 스위핑 기어 박스는 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션의 베이스에서 상대적으로 위치한 페어링에 의해 커버되고, 상기 페어링은 적어도 하나의 슬릿 및 적어도 하나의 컷 아웃(cutout)을 포함하는 가요성 재료로 구성되며, 상기 페어링은, 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션이 상기 제1 배치 구성에서 상기 페어링 아래에 수납되게 굴곡시킴으로써 개방되도록, 그리고 상기 제2 배치 구성에서 공기 역학적 이점을 제공하기 위해 폐쇄되도록 구성되는 것인, 스위핑 기어 박스; 및
    상기 스위핑 기어 박스에 결합되어 상기 날개 배치 구성의 스위핑을 임의의 스위핑 전개 각도에서 동작시키도록 구성되는 액추에이터
    를 포함하는 무인 항공기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 날개 배치 구성은 상기 제2 배치 구성의 날개폭을 증가시키기 위해 텔레스코핑하도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션은, 상기 좌측 날개 섹션이 상기 우측 날개 섹션으로부터 수직방향으로 오프셋된 상태로, 상기 제1 배치 구성에서 상기 동체에 적층되는 것인 무인 항공기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 페어링의 적어도 하나의 컷 아웃은 상기 제2 날개 배치 구성에서 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션의 베이스의 프로파일을 수용하도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 페어링은, 상기 좌측 날개 섹션 및 우측 날개 섹션의 제1 배치 구성에 대응하는 개방 구성에서 제1 양의 장력을 생성하고, 상기 제1 양의 장력은, 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션이 상기 제2 배치 구성에 도달할 때, 상기 페어링이 폐쇄되게 하는 것인 무인 항공기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 개방 배치 구성에서의 상기 페어링은, 상기 제1 배치 구성을 수용하기 위해 상기 적어도 하나의 슬릿의 위치에서 버클링(buckling)되는 것인 무인 항공기.
  7. 제6항에 있어서, 페어링은, 상기 제2 배치 구성을 수용하기 위해 상기 적어도 하나의 슬릿의 상기 위치에서 버클링되지 않는 것인 무인 항공기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 좌측 날개 섹션 및 상기 우측 날개 섹션의 상기 제2 배치 구성에 대응하는 폐쇄 구성에서 상기 페어링을 상기 동체에 고정하도록 구성된 자석을 더 포함하는 무인 항공기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 페어링은 +/- 45도 복합재 플라이를 사용하여 복합 적층체에서의 버클링 및 가요성을 가능하게 하는 배향으로 구성되는 것인 무인 항공기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 무인 항공기는, 제1 전개 각도에서 상기 동체에 대해 수납된 제1 스태빌라이저 구성으로부터 제2 전개 각도에서 비행을 위해 전개된 제2 스태빌라이저 구성으로 전개하도록 구성된 적어도 하나의 스태빌라이저를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스태빌라이저는 상기 제2 스태빌라이저 구성에 있는 동안 양의 비행 제어를 제공하도록 그 날개폭 방향 축을 중심으로 편향/회전될 수 있는 것인 무인 항공기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 무인 항공기는 적어도 하나의 스프링을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 스프링은 상기 적어도 하나의 스태빌라이저를 상기 제1 스태빌라이저 구성으로부터 상기 제2 스태빌라이저 구성으로 강제하도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  12. 제10항에 있어서,
    그 날개폭 방향 축을 중심으로 상기 적어도 하나의 스태빌라이저를 회전시키기 위해 상기 적어도 하나의 스태빌라이저에 연결된 제어 혼(horn)을 이동시키도록 구성된 서보
    를 더 포함하고,
    상기 제어 혼은, 상기 적어도 하나의 스태빌라이저가 상기 제1 스태빌라이저 구성으로부터 상기 제2 스태빌라이저 구성으로 전개할 때, 상대적으로 고정된 위치에 유지되도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 무인 항공기는 프로펠러를 더 포함하고, 상기 프로펠러는, 제1 프로펠러 배치 구성으로 접히고 제2 프로펠러 배치 구성으로 확장하도록 구성된 적어도 하나의 블레이드를 포함하는 것인 무인 항공기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 동체는, 상기 제1 프로펠러 배치 구성에서 상기 프로펠러의 적어도 하나의 블레이드를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 홈을 포함하는 것인 무인 항공기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 프로펠러는, 프로펠러 블레이드 스프링, 공기 역학적 힘, 또는 상기 프로펠러의 회전으로부터의 구심력 중 적어도 하나에 의해 상기 제2 프로펠러 배치 구성으로 펼쳐지도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  16. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드는, 상기 UAVDC가 비행중일 때 상기 적어도 하나의 블레이드가 공기의 자유 흐름 내에 있도록, 상기 제2 프로펠러 배치 구성으로 펼쳐지도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  17. 제1항에 있어서, 모듈식 페이로드 동체 섹션을 더 포함하는 무인 항공기.
  18. 제1항에 있어서, 페이로드가, 상기 동체 내의 적어도 하나의 슬롯 내에서 이동하도록 구성된 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 것인 무인 항공기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 페이로드는 붐(boom)에 부착되도록 구성되며, 상기 붐은 제1 페이로드 배치 구성으로부터 제2 페이로드 배치 구성으로 이동하도록 구성되는 것인 무인 항공기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 페이로드 배치 구성으로부터 상기 제2 페이로드 배치 구성으로의 상기 페이로드의 전개를 트리거하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 무인 항공기.
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