KR20230023748A - 폴딩가능한 프로펠러 블레이드를 구비한 추진 유닛 및 블레이드를 폴딩하는 방법 - Google Patents

폴딩가능한 프로펠러 블레이드를 구비한 추진 유닛 및 블레이드를 폴딩하는 방법 Download PDF

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KR20230023748A
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장-루이 로베르 가이 베스
카멜 세르긴
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사프란 헬리콥터 엔진스
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Abstract

본 발명은 프로펠러(26)를 갖는 추진 유닛(22)으로서, - 나셀(24); - 허브(28)에 의해 나셀(24)에 회전가능하게 장착되는 프로펠러(26)로서, 프로펠러(26)는 허브(28)에 대해 피치축(Y)을 중심으로 피벗가능한 블레이드 커프(38)에 장착되는 블레이드(32)를 포함하고, 각각의 블레이드(32)는 폴딩축(Z)을 중심으로 커프(38)에 대해 피벗가능한, 프로펠러(26); 및 - 블레이드(32)를 폴딩하기 위한 액추에이터(52)를 포함하는 폴딩 장치(50)를 포함하는 추진 유닛(22)에 관한 것이며, 추진 유닛은, 폴딩 장치(50)가 블레이드 커프(38)에 회전 고정되고 액추에이터(52)에 의해 구동되는 제어 부재(56), 및 한편에서는 관련 블레이드(32)의 루트(34) 상에 그리고 다른 한편에서는 이동가능 제어 부재(56) 상에 피벗식으로 장착되는 연결 로드(58)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴딩가능한 프로펠러 블레이드를 구비한 추진 유닛 및 블레이드를 폴딩하는 방법
본 발명은 항공기용 프로펠러를 구비한 추진 유닛으로서:
- 항공기의 구조적 요소에 부착되도록 의도되는 나셀(nacelle);
- 허브에 의해 종방향 회전축을 중심으로 나셀에 회전가능하게 장착되는 프로펠러로서, 프로펠러는 블레이드를 포함하고, 각각의 블레이드는 허브에 대해 반경방향 피치축을 중심으로 피벗식으로 장착되는 관련 블레이드 커프(cuff)에 피벗 고정되어 장착되고, 각각의 블레이드는 반경방향 피치축에 대해 직교하는 폴딩축을 중심으로 블레이드 커프에 대해 피벗식으로 장착되는, 프로펠러; 및
- 블레이드가 회전축에 대해 반경방향으로 연장되는 전개 위치와 블레이드가 나셀에 대해 일반적으로 종방향으로 연장되는 폴딩 위치 사이에서 블레이드 커프에 대한 각각의 블레이드의 피벗팅을 제어하는 폴딩 액추에이터를 포함하는 폴딩 장치를 포함하는 추진 유닛에 관한 것이다.
이러한 프로펠러 추진 유닛은, 예를 들어 "VTOL"이라고도 지칭되는 수직 이착륙 항공기에 사용된다. 물론 "전통적인 이착륙(Classic Take Off and Landing)"을 의미하는 "CTOL"이라고도 지칭되는 고정익 항공기에서 이러한 추진 유닛을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 범위에서, 추력 중심을 분산시키고 항공기에서 최적의 추진 효율을 추구하기 위해 항공기에 여러 개의 프로펠러 추진 유닛을 설치하는 것이 가능하다.
이러한 프로펠러 추진 유닛은 항공기의 비행 구성에 의존하여 비활성화될 수 있다. 프로펠러 추진 유닛이 비활성화되면, 그 프로펠러는 예를 들어 항력을 생성하거나 공기의 흐름에 국부적 교란을 생성하여 항공기의 공기역학적 성능에 악영향을 미칠 가능성이 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 국부적 흐름으로부터 이러한 비활성 블레이드를 제거하기 위해 폴딩가능한 블레이드 프로펠러가 설치된 추진 유닛이 이미 제안되어 있다.
그러나, 기존의 폴딩 장치는 폴딩이 결정된 폴딩 피치 위치에 있지 않은 동안 폴딩이 우발적으로 트리거될 때 블레이드의 폴딩축에 힘을 가할 가능성이 있다. 이러한 장치는 예를 들어 문서 WO 2017/162561 A1에 개시되어 있다.
문서 US 2019/016441 A1은 블레이드에 연결되며 제2 링크를 수단으로 경사판 액추에이터에 의해 작동되는 제1 링크와 협력하는 블레이드 커프에 장착된 레버에 의해 형성되는 제어 부재를 포함하는 폴딩 장치를 개시한다.
본 발명은 항공기용 프로펠러를 갖는 추진 유닛으로서,
- 항공기의 구조적 요소에 부착되도록 의도되는 나셀;
- 허브에 의해 종방향 회전축을 중심으로 나셀에 회전가능하게 장착되는 프로펠러로서, 프로펠러는 블레이드를 포함하고, 각각의 블레이드는 허브에 대해 반경방향 피치축을 중심으로 피벗식으로 장착되는 관련 블레이드 커프에 피벗 고정되어 장착되고, 각각의 블레이드는 반경방향 피치축에 대해 직교하는 폴딩축을 중심으로 블레이드 커프에 대해 피벗식으로 장착되는, 프로펠러; 및
- 블레이드가 회전축에 대해 반경방향으로 연장되는 전개 위치와 블레이드가 나셀에 대해 일반적으로 종방향으로 연장되는 폴딩 위치 사이에서 블레이드의 블레이드 커프에 대한 각각의 블레이드의 피벗팅을 제어하는 폴딩 액추에이터를 포함하는 폴딩 장치를 포함하고;
폴딩 장치는 각각의 블레이드와 관련된 전달부(transmission)를 포함하며, 각각의 전달부는 블레이드 커프와 일체로 회전하게 장착되고 폴딩 액추에이터에 의해 이동되는 이동가능 제어 부재, 및 폴딩축에 대해 편심 방식으로 관련 블레이드의 루트(root) 상에 피벗되도록 장착되는 제1 단부 및 이동가능 제어 부재 상에 피벗되도록 장착되는 제2 단부를 포함하는 링크를 포함하는 추진 유닛에 있어서,
이동가능 제어 부재는 폴딩축에 평행한 제어축을 중심으로 블레이드 커프에 피벗식으로 장착되는 크랭크에 의해 형성되고, 이동가능 제어 부재의 피벗팅은 크랭크의 톱니 섹터와 종방향으로 슬라이딩되게 장착되고 폴딩 액추에이터에 의해 구동되는 랙 사이의 연동에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 추진 유닛을 제안한다.
이러한 폴딩 장치는 블레이드의 피치 각도 위치에 관계없이 폴딩축에 힘을 가하지 않으면서 링크가 블레이드를 폴딩축을 중심으로 피벗하도록 유도하는 것을 보장하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 추진 유닛의 다른 특징에 따르면, 전달부 각각의 모든 랙은 블레이드의 전개 위치에 대응하는 제1 위치와 블레이드의 폴딩 위치에 대응하는 제2 위치 사이에서 회전축을 따라 슬라이딩가능한 폴딩 액추에이터의 공통 로드(common rod)에 부착된다.
본 발명에 따른 추진 유닛의 다른 특징에 따르면, 추진 유닛은 제1 위치 및 제2 위치에서의 액추에이터 로드의 위치를 검출하기 위한 장치를 포함한다. 이러한 특징은 파일럿 및/또는 항공기의 전자 제어 유닛이 프로펠러 블레이드의 위치를 알 수 있게 하고 적절한 경우 오작동을 감지할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 추진 유닛의 다른 특징에 따르면, 추진 유닛은 제1 위치 및 제2 위치에 액추에이터 로드를 기계적으로 잠그기 위한 장치를 포함한다. 이러한 특징은 블레이드가 그 전개 또는 폴딩 위치에 유지되어 임의의 의도하지 않은 블레이드 피벗팅을 방지하는 것을 보장할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 교시에 따라 제조된 추진 유닛의 프로펠러의 블레이드를 폴딩하는 방법에 관한 것으로, 블레이드가 폴딩 장치에 의해 폴딩되는 폴딩 단계와, 그 후 블레이드가 실제로 폴딩되어 있는지를 검출 장치에 의해 확인하는 폴딩의 확인 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
방법의 다른 특징에 따르면, 폴딩의 확인 단계에서 블레이드가 폴딩 위치에 있는 것으로 검출되는 경우, 기계적 잠금 장치는 블레이드를 폴딩 위치에 잠그도록 제어된다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 이해를 위해 첨부된 도면을 참조하는 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따라 제조되는 프로펠러를 구비한 여러 추진 유닛이 설치된 항공기의 사시도이다.
도 2는 프로펠러의 블레이드가 상승 추력을 허용하는 피치 각도 위치에 전개되어 있는 도 1의 항공기의 상승 추진 유닛을 도시하는 측면도이다.
도 3은 프로펠러의 블레이드가 폴딩 피치 각도 위치에 전개되어 있는 도 2와 유사한 도면이다.
도 4는 프로펠러의 블레이드가 폴딩되어 있는 도 2와 유사한 도면이다.
도 5는 프로펠러의 블레이드가 상승 추력을 허용하는 피치 각도 위치에 전개되어 있는 견인 추진 유닛의 회전 부분을 나타내는 도 10의 단면 5-5에 따른 축방향 단면도이며, 견인 추진 유닛에는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 폴딩 장치가 설치되어 있다.
도 6은 프로펠러의 블레이드가 폴딩 피치 각도 위치에 전개되어 있는 견인 추진 유닛의 회전 부분을 나타내는 도 12의 단면 6-6에 따른 축방향 단면도이며, 견인 추진 유닛에는 제1 실시예에 따라 제조된 폴딩 장치가 설치되어 있다.
도 7은 프로펠러의 블레이드가 폴딩되어 있는 견인 추진 유닛의 회전 부분을 나타내는 도 13의 단면 7-7에 따른 축방향 단면도이며, 견인 추진 유닛에는 제1 실시예에 따라 제조된 폴딩 장치가 설치되어 있다.
도 8은 견인 추진 유닛에 제2 실시예에 따라 제조된 폴딩 장치가 설치되어 있는 도 6과 유사한 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 따라 제조된 폴딩 장치가 견인 추진 유닛에 설치되어 있는 도 7과 유사한 도면이다.
도 10은 프로펠러가 그 회전축을 중심으로 임의의 각도 위치를 점유하는 상태에서, 프로펠러의 블레이드가 상승 추력을 허용하는 피치 각도 위치에 전개되어 있는 도 1의 항공기의 견인 추진 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 11은 프로펠러가 그 회전축을 중심으로 임의의 각도 위치를 점유하는 상태에서, 폴딩 피치 각도 위치에 전개되어 있는 프로펠러의 블레이드를 도시하는 도 10과 유사한 도면이다.
도 12는 프로펠러가 그 회전축을 중심으로 인덱싱된(indexed) 각도 위치를 점유하는 상태에서, 폴딩 피치 각도 위치에 전개되어 있는 프로펠러의 블레이드를 도시하는 도 11과 유사한 도면이다.
도 13은 나셀 내의 하우징 안으로 폴딩된 프로펠러의 블레이드를 도시하는 도 12와 유사한 도면이다.
도 14는 프로펠러가 스테퍼 모터와는 별개의 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구성에서의 도 1의 항공기의 추진 유닛의 회전 부분을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 15는 프로펠러가 스테퍼 모터와는 별개의 연소 엔진에 의해 구동되는 제2 구성으로 추진 유닛이 이루어진 도 14와 유사한 도면이다.
도 16은 프로펠러가 스테퍼 모터에 의해 구동되는 제3 구성으로 추진 유닛이 이루어진 도 14와 유사한 도면이다.
도 17은 제1 실시예에 따른 스테퍼 모터를 도시하는 도 14의 단면 평면 17-17에 따른 반경방향 단면도이다.
도 18은 제2 실시예에서 스테퍼 모터를 도시하는 도 17과 유사한 도면이다.
도 19는 제3 실시예에서 스테퍼 모터를 도시하는 도 17과 유사한 도면이다.
도 20은 도 19의 스테퍼 모터의 회전자를 도시하는 사시도이다.
도 21은 제4 실시예에서 스테퍼 모터를 도시하는 사시도이다.
도 22는 나셀에 대한 회전에 대해 프로펠러를 잠그기 위한 장치를 포함하는 도 1의 추진 유닛의 프로펠러를 개략적으로 도시하는 사시도이며, 잠금 장치는 비활성 상태에 있다.
도 23은 잠금 장치가 활성 상태에 있는 도 22와 유사한 도면이다.
도 24는 나셀에 대해 회전축을 중심으로 한 프로펠러의 각도 위치를 위한 센서를 도시하는 전기도이다.
도 25는 도 1의 항공기의 추진 유닛의 블레이드를 폴딩하는 방법의 다양한 단계를 도시하는 블록도이다.
도 26은 도 1의 항공기 추진 유닛의 블레이드를 전개하기 위한 방법의 다양한 단계를 도시하는 블록도이다.
이하의 설명에서, 동일한 구조 또는 유사한 기능을 갖는 요소는 동일한 참조부호로 나타낸다.
설명의 나머지 부분에서, 도면에서 화살표 "L"로 표시된 바와 같이 종방향 배향이 채택될 것이며, 이는 각각의 추진 유닛과 국부적으로 관련된다. 종방향은 전방으로부터 후방으로 지향되고 추진 유닛의 프로펠러의 회전축과 평행하다.
종방향에 직교하여 지향되며 프로펠러의 회전축 부근의 내부로부터 바깥쪽으로 지향되는 반경방향 배향을 사용해야 한다. 반경방향과 종방향에 직교하여 지향되는 접선 방향도 사용된다.
도 1은 본 발명의 교시에 따라 이루어진 여러 프로펠러 추진 유닛(22)을 포함하는 항공기(20)를 도시한다. 이것은 그 두문자어 "VTOL"로도 지칭되는 수직 이착륙 항공기이다. 이와 관련하여, 항공기(20)는 항공기(20)에 수직 상승 추력을 제공하도록 의도되는 "상승"으로 지칭되는 추진 유닛(22)을 포함한다. 여기서 이들 상승 추진 유닛(22)은 항공기(20)의 동체뿐만 아니라 항공기(20)의 꼬리부분에도 배치된다. 항공기(20)는 또한 항공기(20)가 전방으로 변위할 수 있도록 종방향 추력을 제공하도록 의도되는 견인으로 지칭되는 추진 유닛(22)을 포함한다. 견인 추진 유닛(22)은 여기서 항공기(20)의 날개에 배치된다.
대안적으로, 본 발명은 "전통적인 이착륙(Classic Take Off and Landing)"에 대한 두문자어 "CTOL"로도 지칭되는 전통적인 항공기에 적용가능하다. 그러한 항공기는 견인 추진 유닛만을 포함한다.
추진 유닛(22)은 유사한 설계를 갖는다. 따라서, 단일 추진 유닛(22)이 이후에 설명될 것이며, 그 설명은 다른 추진 유닛(22)에 적용가능하다. 도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 추진 유닛(22)은 항공기(20)의 구조적 요소, 예를 들어 날개 또는 동체에 장착되도록 의도되는 나셀(24)을 포함한다. 추진 유닛(22)은 예를 들어 마스트(mast)(도시되지 않음)에 의해 구조적 요소에 부착된다. 나셀(24)에는 공기역학적 유선형구조가 설치되어 있다.
나셀(24)은 구조적 요소 상에 고정식으로 장착될 수 있다. 구조적 요소가 고정되어 있을 때, 추진 유닛은 항공기의 동체에 대해 고정되어 견인 추진 유닛 또는 상승 추진 유닛을 형성한다. 구조적 요소가 항공기의 동체에 대해 피벗식으로 장착되는 경우, 추진 유닛은 구조적 요소의 위치에 따라 견인 또는 상승 기능을 교대로 수행한다.
본 발명의 다른 변형에 따르면, 나셀은 구조적 요소 상에 횡축을 중심으로 피벗식으로 장착되고, 추진 유닛은 구조적 요소 상의 나셀의 각도 위치에 따라 견인 또는 상승 기능을 교대로 수행할 수 있다.
추진 유닛(22)은 중앙 허브(28)에 의해 종방향 회전축 "X"을 중심으로 나셀(24)에 회전가능하게 장착되는 프로펠러(26)를 더 포함한다. 허브(28)의 전방은 일반적으로 특히 그 항력을 감소시킴으로써 추진 유닛(22)의 공기역학적 성능을 개선하기 위해 노즈(30)(nose)로 덮인다.
프로펠러(26)는 또한 블레이드(32)가 허브(28)에 연결되게 하는 루트(34)로부터 블레이드 팁이라고 지칭되는 자유 단부(36)까지 주축을 따라 연장되는 복수의 블레이드(32)를 포함한다. 각각의 블레이드(32)는 프로펠러(26)의 회전 방향으로 선단 에지로부터 후단 에지로 이어지는 프로파일을 갖는다. 각각의 프로펠러(26)는 2개의 블레이드(32)를 포함한다. 본 발명은 물론 더 많은 수의 블레이드, 예를 들어 3개, 4개 또는 그 이상의 블레이드를 포함하는 프로펠러에 적용가능하다.
블레이드(32)는 프로펠러(26)가 회전축 "X" 주위에서 상기 주어진 각도 피치의 회전 불변성을 갖도록 결정된 각도 피치로 허브(28) 주위에 고르게 분포된다.
각각의 블레이드(32)는 후술하는 바와 같이 프로펠러(26)가 전개될 때 블레이드(32)의 주축과 실질적으로 일치하는 반경방향 피치축 "Y"을 중심으로 허브(28)에 대해 피벗가능하다. 이를 위해, 허브(28)는 도 5 내지 도 9에 도시되는 바와 같이 프로펠러(26)가 블레이드(32)를 포함하는 만큼의 블레이드 커프스(38)를 포함한다. 각각의 블레이드 커프(38)는 피치축 "Y"를 중심으로 허브(28)에 피벗식으로 장착된다. 각각의 블레이드 커프(38)는 예를 들어 롤링 베어링에 의해 피벗식으로 안내된다. 각각의 블레이드 커프(38)는 블레이드(32)가 피치축 "Y"를 중심으로 블레이드 커프(38)와 일체로 회전하도록 관련 블레이드(32)의 루트(34)를 수용하는 슬리브 형태이다.
따라서 블레이드(32)는 제1 극단 피치 각도 위치 "β1"과 제2 극단 피치 각도 위치 "β2" 사이에서 연장되는 범위에 걸쳐 피치축 "Y"을 중심으로 피치 각도 위치 "β"에 있어서 제어가능하다. 프로펠러(26)의 회전에 의해 생성되는 추력은 프로펠러의 피치 각도 위치 "β"에 따라 결정된다. 상기 범위는 블레이드(32)가 페더링(feathering)되는 폴딩 피치 각도 위치 "β0"를 포함한다.
따라서, 상승 추진 유닛(22)에 대해, 폴딩 피치 각도 위치 "β0"는 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이 블레이드(32)가 회전축 "X"에 직교하는 평면에서 연장되는 배향에 대응하며, 이는 제로 지지력 피치 각도 위치라고도 지칭된다.
대조적으로, 견인 추진 유닛(22)에 대해, 폴딩 피치 각도 위치 "β0"는 블레이드(32)가 도 6 내지 도 9에 역시 도시되는 바와 같이 회전축 "X"에 평행한 평면에서 연장되는 배향에 대응하고, 블레이드(32)는 도 11 내지 도 13에 도시되는 바와 같이 페더링된다.
또한, 각각의 추진 유닛(22)의 프로펠러(26)는 폴딩가능한 블레이드(32)를 갖는 특수성을 갖는다. 특히, 이것은 예를 들어 항공기(20)가 그 날개가 단독으로 상승력을 제공하기에 충분한 속도로 비행하고 있을 때 추진 유닛(22)의 블레이드(32)를 폴딩함으로써 소정 비행 조건하에서 항공기(20)의 공기역학적 성능을 개선할 수 있게 한다.
이를 위해, 각각의 블레이드(32)는 도 5 내지 도 9에 도시되는 바와 같이 상기 블레이드(32)의 반경방향 피치축 "Y"에 직각으로 연장되는 폴딩축 "Z"를 중심으로 관련 블레이드 커프(38)에 대해 피벗식으로 장착된다. 따라서, 폴딩축 "Z"은 피치축 "Y" 주위에서 블레이드 커프(38)와 함께 회전한다. 더 구체적으로, 블레이드(32)는 블레이드(32)가 폴딩 피치 각도 위치 "β0"를 점유할 때 폴딩축 "Z"가 회전축 "X"에 직교하도록 블레이드 커프(38)에 힌지연결된다.
따라서 프로펠러(26)의 블레이드(32)는 블레이드(32)의 주축이 도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 도 8 및 도 10 내지 도 12에 도시되는 바와 같이 회전축 "X"에 대해 일반적으로 반경방향으로 연장되는 전개 위치와 블레이드(32)의 주축이 도 4, 도 7, 도 9 및 도 13에 도시되는 바와 같이 회전축 "X"에 평행하게 일반적으로 종방향으로 연장되는 폴딩 위치 사이에서 제어가능하다. 폴딩 위치에서, 블레이드(32)는 나셀(24)에 대해 종방향으로 수용된다.
유리하게는, 블레이드(32)가 폴딩 위치에 있을 때 추진 유닛(22)의 항력을 감소시키기 위해, 나셀(24)은 도 2 내지 도 4 및 도 10 내지 도 13에 도시되는 바와 같이 폴딩 피치 각도 위치 "β0"에서 프로펠러(26)의 블레이드(32)를 수용하도록 각각 의도되는 하우징(39)을 포함한다. 따라서 폴딩 위치의 블레이드(32)는 나셀(24)의 유선형구조에 통합된다. 이를 위해, 나셀(24)은 프로펠러(26)가 블레이드(32)를 포함하는 만큼의 하우징(39)을 포함한다.
블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"를 제어하기 위해, 추진 유닛(22)은 각각의 블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"를 결정하기 위해 허브(28)에 대해 반경방향 피치축 "Y"을 중심으로 블레이드 커프(38)의 피벗팅을 제어하는 도 5 내지 도 9에서 볼 수 있는 피치 장치(40)를 포함한다. 여기서, 피치 장치(40)는 프로펠러(26)의 모든 블레이드(32)가 동일한 피치 각도 위치 "β"로 동시에 제어되도록 한다.
피치 장치(40)는 특히 회전축 "X"에 대해 동축인 주축을 따라 슬라이딩하는 제어 로드(control rod)(44)를 포함하는 피치 액추에이터(42)를 포함한다. 이것은 선형 전기 액추에이터(42)이다. 대안적으로, 피치 액추에이터는 유압식 또는 전기-유압식 액추에이터일 수도 있다. 반경방향 플레이트(46)는 제어 로드(44)의 자유 단부에 부착된다. 프로펠러(26)의 각각의 블레이드(32)는 플레이트(46)와 블레이드(32) 사이에 링크/크랭크 연결을 만들기 위해 플레이트(46) 상에 관절 방식으로 장착되는 제1 단부 및 피치축 "Y"에 대해 편심 방식으로 블레이드 커프(38) 상에 관절 방식으로 장착되는 제2 단부를 갖는 제어 링크(48)에 의해 플레이트(46)에 연결된다. 따라서, 블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"는 제어 로드(44)의 축방향 위치에 따라 변한다.
여기서, 피치 액추에이터(42)는 프로펠러(26)와 일체로 회전가능하게 장착된다. 피치 액추에이터(42)는 예를 들어 노즈(30) 내부에 배치된다.
본 발명에 도시되지 않은 변형에서, 피치 액추에이터는 나셀에 대해 고정식으로 장착되고, 제어 플레이트(46)만이 프로펠러(26)와 일체로 회전가능하게 장착된다.
유리하게는, 추진 유닛(22)은 피치 각도 위치 "β"를 결정하기 위한 수단을 포함한다. 이것은 예를 들어 로드(44)의 종방향 위치를 검출할 수 있게 하는 피치 센서(45)이다. 피치 센서(45)는 예를 들어 유도 센서이다.
전개 위치와 폴딩 위치 사이에서 블레이드(32)를 제어하기 위해, 추진 유닛(22)은 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이 전개 위치와 폴딩 위치 사이에서 블레이드 커프(38)에 대해 각각의 블레이드(32)의 피벗팅을 제어하는 액추에이터(52)를 포함하는 폴딩 장치(50)를 포함한다. 여기서 폴딩 액추에이터(52)는 블레이드(32)가 전개 위치와 폴딩 위치 사이에서 동시에 제어되도록 모든 블레이드(32)에 공통이다. 폴딩 액추에이터(52)는 여기서 전기 액추에이터에 의해 형성된다.
폴딩 장치(50)는 폴딩 액추에이터(52)의 이동을 블레이드(32)에 전달하는 기능을 하는 각각의 블레이드(32)와 관련된 전달부(54)를 포함한다. 각각의 전달부(54)는 관련 블레이드 커프(38)와 일체로 회전하게 장착되며 폴딩 액추에이터(52)에 의해 이동되는 이동가능 제어 부재(56)를 포함한다. 각각의 전달부(54)는 폴딩축 "Z"에 대해 편심적으로 관련 블레이드(32)의 루트(34) 상에 피벗식으로 장착되는 제1 단부 및 이동가능 제어 부재(56) 상에 피벗식으로 장착되는 제2 단부를 포함하는 링크(58)를 더 포함한다. 링크(58)는 블레이드 루트(34)와 링크/크랭크 연결을 형성하며, 이는 제어 부재(56)의 이동이 폴딩축 "Z"을 중심으로 한 블레이드(32)의 피벗팅 이동으로 변환될 수 있게 한다. 이를 위해, 링크(58)의 2개의 단부는 폴딩축 "Z"에 평행한 2개의 축을 중심으로 피벗할 수 있도록 장착된다.
도 8 및 도 9에 도시된 폴딩 장치(50)의 제1 실시예에 따르면, 각각의 전달부(54)의 제어 부재(56)는 관련 블레이드(32)의 위치 중 하나에 대응하는 극단 내부 위치와 관련 블레이드(32)의 위치 중 다른 것에 대응하는 극단 외부 위치 사이에서 관련 블레이드 커프(38)에서 피치축 "Y"을 따라 반경방향으로 슬라이딩하도록 장착되는 슬라이더에 의해 형성된다.
여기서 도 8에 도시된 제어 부재(56)의 외부 극단 위치는 관련 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하며, 도 9에 도시된 그 내부 극단 위치는 관련 블레이드(32)의 폴딩 위치에 대응한다.
여기서 이동가능 제어 부재(56)의 슬라이딩은 캠 팔로워(62)에 의해 이동가능 제어 부재(56)와 협력하는 캠(60)에 의해 작동된다. 캠 팔로워(62)는 피치축 "Y"을 따라 제어 부재(56)와 일체로 슬라이딩하게 장착된다.
더 구체적으로, 캠(60)은 여기서 도 8에 도시된 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하는 제1 전방 종방향 위치와 여기서 도 9에 도시된 블레이드(32)의 폴딩 위치에 대응하는 제2 후방 종방향 위치 사이에서 회전축 "X"을 따라 종방향으로 슬라이딩하도록 장착된다. 이를 위해, 캠(60)은 회전축 "X"에 반경방향으로 근접하게 배치되는 전방 단부로부터 회전축 "X"으로부터 더 큰 반경방향 거리에 배치되는 후방 단부까지 연장되는 경사 프로파일을 갖는다.
캠(60)은 폴딩 액추에이터(52)의 슬라이딩 로드(64)와 일체로 슬라이딩하게 장착된다. 블레이드(32)는 모두 동일한 폴딩 액추에이터(52)에 의해 동시에 제어되기 때문에, 각각의 전달부(54)의 모든 캠(60)은 여기에서 동일한 슬라이딩 로드(64)에 부착된다. 슬라이딩 로드(64)는 회전축 "X"와 동축이다.
폴딩 액추에이터(52)는 여기서 회전축 "X"를 중심으로 프로펠러(26)와 일체로 회전하게 장착된다.
대안적으로, 폴딩 액추에이터는 나셀에 대해 고정식으로 장착된다. 이 경우, 캠은 회전축에 대한 프로펠러의 각도 위치에 관계없이 캠 팔로워와 협력할 수 있도록 하는 원뿔의 절두체에 의해 형성될 수 있거나, 또는 캠은 회전에 있어서 프로펠러와 동행하고 관련 블레이드의 캠 팔로워와 일치 상태를 유지하기 위해 나셀에 대해 회전축을 중심으로 회전가능하게 장착될 수 있다.
또한, 여기서 캠 팔로워(62)는 회전축 "X"에 직교하고 피치축 "Y"에 직교하는 축을 중심으로 회전하는 롤러에 의해 형성된다. 이것은 예를 들어 캠(60) 상에 2개의 평행한 롤링 표면이 있는 디아볼로 형상(diabolo-shaped) 롤러이다. 유리하게는, 캠 팔로워(62)는 캠(60)에 의해 지탱되는 종방향 레일(66)에 의해 슬라이딩함에 따라 캠(60)에 대해 측방향으로 안내된다. 캠 팔로워(62)가 관련 블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"에 관계없이 레일(66)에 결합된 상태를 유지하기 위해, 캠 팔로워는 이동가능 제어 부재(56) 상에 피치축 "Y"를 중심으로 회전하도록 장착된다. 따라서 캠 팔로워(62)는 예를 들어 롤링 베어링에 의해 이동가능 제어 부재(56)의 내부 단부 상에 피벗식으로 장착되는 클레비스(clevis)(70)에 의해 지탱된다. 따라서, 캠 팔로워(62)의 회전축은 관련 블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"에 관계없이 회전축 "X"에 직교하는 상태로 유지되며, 이동가능 제어 부재(56)는 피치축 "Y"을 중심으로 블레이드 커프(28)와 고정되어 자유롭게 피벗한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 폴딩 장치(50)의 제2 실시예에 따르면, 이동가능 제어 부재(56)는 관련 블레이드(32)의 위치 중 하나에 대응하는 제1 극단 각도 위치와 관련 블레이드(32)의 위치 중 다른 것에 대응하는 제2 극단 각도 위치 사이에서 폴딩축 "Z"에 평행한 제어축 "Z1"을 중심으로 블레이드 커프(38)에 피벗식으로 장착되는 크랭크에 의해 형성된다. 링크(58)의 제2 단부는 제어축 "Z1"에 대해 편심적으로 제어 부재(56) 상에 피벗식으로 장착된다.
여기서 이동가능 제어 부재(56)의 피벗팅은 이동가능 제어 부재(56)의 톱니 섹터(71)와 맞물리는 랙(68)에 의해 작동된다. 더 구체적으로, 랙(68)은 여기서 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하는 제1 후방 종방향 위치와 여기서 도 7에 도시된 바와 같이 블레이드(32)의 폴딩 위치에 대응하는 제2 전방 종방향 위치 사이에서 회전축 "X"을 따라 종방향으로 슬라이딩하도록 장착된다. 랙(68)은 회전축 "X"에 평행하게 연장된다.
랙(68)은 폴딩 액추에이터(52)의 슬라이딩 로드(64)와 일체로 슬라이딩하게 장착된다. 블레이드(32)는 모두 동일한 폴딩 액추에이터(52)에 의해 동시에 제어되기 때문에, 각각의 전달부(54)의 모든 랙(68)은 여기서 동일한 슬라이딩 로드(64)에 부착된다. 슬라이딩 로드(64)는 회전축 "X"와 동축이다. 폴딩 액추에이터(52)는 여기서 회전축 "X"를 중심으로 프로펠러(26)와 일체로 회전하게 장착된다.
폴딩 장치(50)의 실시예에 관계없이, 프로펠러(26)의 블레이드(32)가 전개 위치 또는 폴딩 위치에 있는지 여부를 확인할 수 있는 것이 유리하다. 따라서, 폴딩 장치(50)에는 여기서 블레이드(32)의 위치를 검출하기 위한 장치가 설치된다. 검출 장치는 예를 들어 제1 전개 센서(72A) 및 제2 폴딩 센서(72B)에 의해 형성된다. 제1 전개 센서(72A)는 폴딩 액추에이터(52)와 블레이드(32) 사이의 전달 체인 상에 배치되는 이동가능 요소가 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하는 특정 위치를 점유하는 것을 검출하도록 배치되며, 제2 폴딩 센서(72B)는 폴딩 액추에이터(52)와 블레이드(32) 사이의 전달 체인 상에 배치되는 이동가능 요소가 블레이드(32)의 폴딩 위치에 대응하는 특정 위치를 점유하는 것을 검출하도록 배치된다. 여기서, 센서(72A, 72B)는 블레이드(32)가 관련된 전개 또는 폴딩 위치를 점유할 때만 센서(72A, 72B)가 활성화되는 온/오프 방식으로 동작한다. 이들은 예를 들어 접촉 센서(72A, 72B) 또는 유도 센서(72A, 72B)이다.
폴딩 장치(50)의 제1 실시예에 대응하는 도 8 및 도 9에 도시된 예에서, 전개 센서(72A)는 제어 로드(64)의 자유 단부에 의해 활성화되며, 폴딩 센서(72B)는 캠(60)의 후방 단부에 의해 활성화된다.
폴딩 장치(50)의 제2 실시예에 대응하는 도 5 내지 도 7에 도시된 예에서, 전개 센서(72A)는 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하는 각도 위치에서 제어 부재(56)에 의해 활성화되며, 폴딩 센서(72B)는 제어 로드(64)의 전방 단부에 의해 활성화된다.
또한, 전개 위치 및 폴딩 위치에서 블레이드(32)에 대해 기계적 잠금 장치가 제공될 수 있다. 잠금 장치는 예를 들어 폴딩 액추에이터(52)와 블레이드(32) 사이의 전달 체인에 배치되는 이동가능 요소와 협력하는 래치(latch)(75)에 의해 형성된다. 여기서 래치(75)는 블레이드(32)가 전개 위치와 폴딩 위치에 있을 때 이동가능 제어 부재(56)의 피벗팅을 차단하도록 배치된다. 여기서 래치(75)는 랙(68)의 슬라이딩에 의해 작동된다.
추진 유닛(22)의 다른 양태에서, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 회전축 "X"와 동축으로 나셀(24)에 회전가능하게 장착되고 프로펠러(26)와 일체로 회전하는 회전자 샤프트(78)를 포함한다. 추진 유닛(22)은 회전자 샤프트(78)에 의해 프로펠러(26)를 회전 구동하는 추진 수단을 더 포함한다.
추진 유닛(22)은 전개 위치의 블레이드(32)가 나셀(24)의 하우징(34)과 일치하는 회전축 "X"에 대한 적어도 하나의 인덱싱된 각도 위치 "θi"에 프로펠러(26)를 정지시키기 위한 인덱싱 수단을 더 포함한다. 프로펠러(26)의 회전 불변성으로 인해, 프로펠러는 블레이드(32)가 갖는 만큼 많은 인덱싱된 각도 위치 "θi"를 가질 가능성이 있다.
인덱싱 수단은 전기 스테퍼 모터(82)에 의해 형성된다. 공지된 방식에서, 이러한 스테퍼 모터(82)는 고정자(86)에 회전가능하게 장착되는 회전자(84)를 포함한다. 고정자(86)가 나셀(24)에 대해 고정되어 있는 동안 회전자(84)는 프로펠러(26)의 허브(28)에 커플링되어 있다. 여기서 회전자(84)는 회전축 "X"를 중심으로 회전자 샤프트(78)와 일체로 회전하게 장착된다.
이러한 스테퍼 모터(82)는 저항 토크로 프로펠러의 회전을 저지함으로써 프로펠러(26)를 감속시킬 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 프로펠러(26)에 모터 토크를 제공하여 프로펠러를 그 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나로 매우 정밀하게 가져올 수 있다. 마지막으로, 스테퍼 모터(82)의 고정자(86)는 프로펠러(26)의 인덱싱된 각도 위치 "θi" 각각을 스테퍼 모터(82)의 피치와 일치시켜 프로펠러(26)를 그 인덱싱된 각도 위치 "θi" 각각에서 회전에 대해 잠글 수 있도록 배치된다.
도 14에 도시된 예에서, 추진 수단은 스테퍼 모터(82)와는 별개인 전기 추진 모터(80)를 포함한다. 이 경우, 스테퍼 모터(82)는 추진 모터(80)와 추진 모터(80)에 의해 생성되는 모터 토크의 전달 체인 상의 프로펠러 허브(28) 사이에 개재된다. 여기서 스테퍼 모터(82)는 추진 모터(80)의 모터 샤프트에 영구적으로 커플링되는 회전자 샤프트(78) 상에 직접 배치된다.
도 15에 도시된 예에서, 추진 모터(80)는 연소 엔진이다. 이 경우, 스테퍼 모터(82)는 추진 모터(80)와 추진 모터(80)에 의해 생성되는 모터 토크의 전달 체인 상의 프로펠러 허브(28) 사이에 개재된다. 여기서 스테퍼 모터(82)는 클러치(83)에 의해 추진 모터(80)의 모터 샤프트에 제어된 방식으로 커플링되는 회전자 샤프트(78) 상에 직접 배치된다.
도 16에 도시된 예에서, 전기 스테퍼 모터(82)는 추진 수단을 형성한다.
도 17에 도시된 인덱싱 수단의 제1 실시예에서, 전기 스테퍼 모터(82)는 "가변 릴럭턴스 스테퍼" 또는 "스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor)"(SRM)라고도 지칭되는 가변 릴럭턴스 모터이다. 이러한 스테퍼 모터(82)에서, 회전자(84)는 강자성 재료로 만들어진다. 회전자(84)는 예를 들어 연철 판금의 적층에 의해 형성되거나 또는 회전자(84)는 자성강의 모놀리식 부품으로 제조된다. 회전자(84)는 짝수의 톱니(88)를 갖는 외부 톱니를 포함한다.
고정자(86)는 일반적으로 강자성 판금의 적층으로 제조된다. 고정자(86)는 짝수의 톱니(90)를 포함하는 내부 톱니를 포함한다. 이것은 여러 개의 전기 코일(92)을 포함한다. 2개의 대향하는 톱니(90) 주위에 배치되는 코일(92)은 직렬로 전력을 공급받아 반대 부호의 극이 회전자(84)를 향해 반경방향으로 지향되는 2개의 전자석을 형성한다.
회전자(84)의 톱니의 개수와 고정자(86)의 코일의 개수는 상이하며 스테퍼 모터(82)의 피치 수, 즉 회전자(86)의 2개의 대향하는 전기 코일(92)에 전력을 공급함으로써 회전자(84)가 안정적으로 멈출 수 있는 각도 위치의 개수가 결정될 수 있게 한다.
대향하는 쌍의 전기 코일(92)에 차례로 전력을 공급함으로써, 상기 전기 코일(92)의 정렬에 가장 가까운 회전자 톱니(88)를 끌어당김으로써 회전자(84)를 회전시키는 것이 가능하다.
인덱싱 수단의 제2 실시예에서, 전기 스테퍼 모터(82)는 "영구 자석 스테퍼"라고도 지칭되는 영구 자석 모터이다.
여기서 고정자(86)는 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 가변 릴럭턴스 스테퍼 모터의 것과 실질적으로 동일하다. 그러나 톱니 대신에 회전자(84)는 북극 "N" 및 남극 "S"를 포함하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하며, 그의 극 축은 반경방향으로 배향된다. 영구 자석의 극 "N", "S"는 회전축 "X" 주위에 북극 "N"과 남극 "S"가 번갈아 배치되는 방식으로 회전축 "X"에 대해 대칭적으로 배치된다.
이러한 스테퍼 모터(82)는 일반적으로 가변 릴럭턴스 모터보다 높은 토크를 갖는다.
도 19 및 도 20에 도시된 인덱싱 수단의 제3 실시예에서, 전기 스테퍼 모터(82)는 "하이브리드 동기 스테퍼"라고도 알려진 하이브리드 모터이다.
여기서 고정자(86)는 제1 실시예에서 설명된 바와 같은 가변 릴럭턴스 스테퍼 모터의 것과 실질적으로 동일하다.
한편, 회전자(84)는 여기서 동일한 짝수의 톱니(88A, 88B)가 설치된 외부 톱니를 갖는 강자성 재료로 만들어진 2개의 톱니 바퀴(84A, 84B)에 의해 형성된다. 2개의 톱니 바퀴(84A, 84B)는 북극이 하나의 톱니 바퀴(84A)와 접촉하고 남극이 다른 톱니 바퀴(84B)와 접촉하는 상태로 축방향으로 개재된 영구 자석(94)과 동축으로 장착된다.
이러한 구성으로 인해, 제1 톱니 바퀴(84A)의 톱니(88A)는 북극을 형성하고, 제2 톱니바퀴(88B)의 톱니(88B)는 남극을 형성한다. 제1 톱니 바퀴(84A)의 톱니(88A)는 제2 톱니 바퀴(84B)의 톱니(88B)로부터 각도방향으로 오프셋된다. 따라서, 축 방향의 관점에서, 북극을 형성하는 톱니(88A)는 남극을 형성하는 2개의 톱니(88B) 사이에 각도방향으로 개재된다.
이렇게 형성된 회전자(84)는 고정자(86) 내에 회전가능하게 수용된다. 따라서, 고정자(86)의 코일(92) 중 일부에 전력을 공급하면 반대 부호의 회전자(84)에 가장 가까운 톱니(88A, 88B)를 끌어당길 것이다.
이러한 하이브리드 스테퍼 모터(82)는 제1 실시예에서 설명한 가변 릴럭턴스 모터(82)와 같이 스텝 수가 많으며 제2 실시예에서 설명한 영구 자석 모터(82)와 같이 모터 토크가 높은 장점이 있다.
이 제3 실시예에 대안적으로, 도 21에 도시된 바와 같이, 이것은 회전자(84)는 교호 부호의 극을 갖는 자석(94)이 그 주변에 설치된 디스크에 의해 형성되는 축류 스테퍼 모터(82)이다. 고정자(86)는 또한 회전자(84)의 주변 방향으로 회전자(84)의 회전축 "X"에 평행하게 지향되는 자기장을 생성하도록 강자성 재료의 코어 주위에 감긴 전기 코일(92)에 의해 형성되는 전자석을 포함한다.
구현된 스테퍼 모터(82)의 유형에 관계없이, 추진 유닛(22)은 각각의 인덱싱된 각도 위치 "θi"에서 나셀(24)에 대해 회전축 "X"을 중심으로 프로펠러(26)를 기계적으로 잠그는 장치(96)를 포함하는 것이 유리하다. 또한, 잠금 장치(96)는 프로펠러(26)가 상기 인덱싱된 각도 위치 "θi"에서만 잠길 수 있도록 설계된다.
도 22 및 도 23에 도시되는 바와 같이, 여기서 잠금 장치(96)는 프로펠러(26)와 일체로 회전하게 장착되는 디스크(98)를 포함한다. 여기서 디스크(98)는 회전축 "X"와 동축으로 장착된다. 디스크(98)는 환형 주변 에지(100)에 의해 반경방향으로 범위가 지정되고 2개의 원형 면(101)에 의해 축 방향으로 범위가 지정된다. 디스크(98)는 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나에 대응하는 적어도 하나의 멈춤쇠(102)를 포함한다. 여기서 디스크(98)는 단일 멈춤쇠(102)를 포함한다.
대안적으로, 디스크(98)는 인덱싱된 각도 위치 "θi"에 각각 대응하는 복수의 멈춤쇠(102)를 포함할 수 있다. 따라서 디스크(98)는 인덱싱된 각도 위치 "θi"의 수와 동일한 수의 멈춤쇠(102)를 포함할 수 있다. 특히 이를 통해 프로펠러를 다시 완전히 회전시키지 않고도 인덱싱된 각도 위치 "θi"에 더 빨리 도달할 수 있다.
멈춤쇠(102)는 잠금 부재(104)와 협력할 수 있으며, 잠금 부재(104)는, 디스크(98)가 자유롭게 회전할 수 있는 비활성 위치와, 프로펠러(26)를 회전축 "X"을 중심으로 나셀(24)에 대해 회전 고정하기 위해 프로펠러(26)가 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나를 점유할 때 잠금 부재(98)가 멈춤쇠(102)에 수용될 수 있는 활성 위치 사이에서, 나셀(24)에 대해 이동가능하도록 장착된다. 잠금 부재(104)는 예를 들어 전기 액추에이터에 의해 이동된다.
도 22 및 도 23에 도시되는 실시예에서, 멈춤쇠(102)는 디스크(98)의 주변 에지(100)에 생성된다. 여기서 잠금 부재(104)는 그것이 도 22에 도시되는 바와 같이 주변 에지(100)로부터 이격되는 비활성 위치와 그것이 도 23에 도시되는 바와 같이 멈춤쇠(102)에 일치하는 상태로 진입하도록 회전축 "X"을 향해 반경방향으로 변위되는 활성 위치 사이에서 나셀(24)에 대해 반경방향으로 슬라이딩하도록 장착된다. 프로펠러(26)가 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나를 점유하지 않을 때, 잠금 부재(104)는 디스크(98)의 주변 에지(100)에 접할 것이기 때문에 활성 위치로 제어될 수 없다.
도시되지 않은 본 발명의 변형에서, 멈춤쇠는 디스크의 원형 면 중 하나 상의 환형 트랙에 생성된다. 이 경우, 잠금 부재는 나셀에 대해 종방향으로 슬라이딩하도록 장착될 수 있다.
잠금 센서(105), 예를 들어 접촉 센서 또는 유도 센서는 잠금 부재(104)가 활성 위치에 있는 때를 검출할 수 있게 한다.
유리하게는, 각각의 멈춤쇠(102)는 바닥(106)을 향해 수렴하는 2개의 램프가 설치된 캠 트랙 형상을 갖는다. 바닥(106)은 잠금 부재(104)가 멈춤쇠(102)의 바닥에 수용될 때 프로펠러(26)가 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 정확히 하나를 점유하도록 배치된다. 잠금 부재(104)는 멈춤쇠(102)의 램프에 대해 구르거나 슬라이딩할 수 있는 롤러(108) 또는 슬라이딩 코팅을 그 자유 단부에 포함한다. 따라서, 프로펠러(26)가 그 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나의 어느 한 측면에 대해 결정되는 공차 범위[θi-λ; θi+λ] 내에 배치되는 각도 위치에 정지될 때, 잠금 부재(104)가 그 활성 위치를 향해 제어되면 롤러(108)는 멈춤쇠(102)의 램프 중 하나와 접촉하게 된다. 잠금 부재(104)는 프로펠러(26)를 그 인덱싱된 각도 위치 "θi"에 정확하게 위치결정하기 위해 롤러(108)가 멈춤쇠(102)의 바닥(106)에 있을 때까지 활성 위치를 향해 변위됨에 따라 멈춤쇠(102)의 램프와 협력함으로써 프로펠러(26)를 회전시키기에 충분한 힘을 제공한다.
이러한 동작을 수행하기 위해서는, 프로펠러(26)는 프로펠러(26)의 회전 안내 부재의 마찰로 인한 것 이외의 임의의 모터나 저항 토크에 노출되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 프로펠러(26)가 그 전체 인덱싱된 각도 위치 "θi"를 점유하거나 또는 적어도 그 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나의 어느 한 측면에 대해 결정되는 공차 범위[θi-λ; θi+λ] 내의 각도 위치를 점유하는 것을 보장하기 위해, 추진 유닛(22)은 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 나셀(24)에 대한 프로펠러(26)의 각도 위치를 위한 센서(110)를 포함한다.
예를 들어, 유도 센서(110)는 접촉 없이 프로펠러의 각도 위치를 측정할 수 있게 한다. 따라서 제1 회전자 요소(111)는 프로펠러(26)와 일체로 회전하게 장착되며, 제2 고정자 요소(113)는 회전자 요소의 각도 위치가 전자기 수단에 의해 검출될 수 있게 한다.
도 24에 도시되는 바와 같이, 유도 센서(110)는 여기에서 "RVDT" 또는 "회전식 가변 차동 변압기(Rotary Variable Differential Transformer)"로도 알려진 리졸버이다. 공지된 비제한적인 예로서, 이러한 센서(110)는 1차 코일링(112) 및 고정자 요소(113)에 의해 지탱되는 2개의 2차 코일링(114, 116)을 포함한다. 1차 코일링(112)은 교류 전압 "Vr"로 전력을 공급받는다. 2개의 2차 코일링(114, 116)은 회전축 "X"에 대해 90°만큼 오프셋된다. 회전자 요소(111)는 기준 코일링(118)을 포함한다. 기준 코일링(118)과 1차 코일링(112)은 회전 변압기(120)를 형성한다. 2차 코일링(114, 116)은 회전자 요소(111)에 의해 지탱되는 기준 코일링(118)의 회전에 의해 활성화된다. 각각의 2차 코일링(114, 116)에서의 전압의 값은 회전축 "X"에 대한 회전자 요소(111)의 각도 위치를 고유하게 결정할 수 있게 한다.
대안적으로, 유도 센서(110)는 높은 각도 정밀도가 달성될 수 있게 하는 상표명 "Inductosyn"으로 알려진 제품에 의해 형성된다.
이제 추진 유닛(22)의 프로펠러(26)의 블레이드(32)를 폴딩하는 방법을 도 25를 참조하여 설명한다. 이러한 방법은 도시되지 않은 전자 제어 유닛에 의해 구현된다. 이 방법은 자동으로 또는 파일럿으로부터의 수동 명령으로 트리거될 수 있다. 방법의 시작에서, 프로펠러(26)의 블레이드(32)는 도 2, 도 3, 도 5, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 전개된다. 블레이드(32)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 폴딩 피치 각도 위치 "β0"와는 상이할 수 있는 피치 각도 위치 "β"를 점유한다. 또한, 프로펠러(26)는 일반적으로 추진 수단에 의해 회전 구동된다.
제1 단계 "E1-1"에서, 블레이드(32)의 폴딩 방법을 계속할 수 있는 허가를 얻기 위해 항공기의 특정 비행 조건이 확인된다.
예를 들어, 단계 "E1-1"이 상승 추진 유닛(22)에 적용될 때, 항공기(20)가 상승 추진 유닛(22)으로부터의 상승 추력에 대한 필요 없이 그 날개가 지지력을 제공하는 충분한 속도에 도달했는지를 확인한다. 예를 들어, 항공기(20)의 전진 속도 "V"가 제1 결정 임계 속도 "V0"보다 훨씬 높은지가 확인된다. 그러하다고 확인되는 경우 다음 추진을 중지하는 단계 "E1-2"가 트리거되고, 그렇지 않은 경우 폴딩 방법이 중단된다.
다른 예에 따르면, 단계 "E1-1"가 견인 추진 유닛(22)에 적용될 때, 항공기(20)가 항공기(20)에 추력을 제공하기 위해 모든 견인 추진 유닛(22)이 동시에 사용될 필요가 없는 경제적인 순항 비행을 위한 충분한 속도에 도달했는지를 확인한다. 예를 들어, 항공기(20)의 전진 속도 "V"가 제2 결정 임계 속도 "V1"보다 훨씬 높은지를 확인한다. 또한 항공기(20)가 호버링 비행 중일 때에도 견인 추진 유닛(22)의 블레이드(32)는 더 이상 필요하지 않기 때문에 폴딩될 수 있다. 그 후 항공기(20)의 전진 속도가 0인지 확인한다. 이러한 조건 중 하나가 확인되면 다음 단계 "E1-2"가 트리거되고, 그렇지 않은 경우 폴딩 방법이 중단된다.
추진의 정지 단계 "E1-2"에서, 프로펠러(26)가 관성에 의해서만 자유롭게 회전하도록 추진 수단에 의해 제공되는 구동 토크가 중단된다.
프로펠러(26)가 연소 추진 모터(80)에 의해 구동될 때, 추진을 정지시키는 단계 "E1-2"의 시작 시 또는 프로펠러(26)를 감속시키기 시작한 모터의 마찰에 대해 결정된 설정된 시간 후에 클러치(83)는 결합해제 위치로 제어된다.
프로펠러(26)가 전기 추진 모터(80)에 의해 구동될 때, 추진 모터(80)는 이러한 모터의 마찰이 일반적으로 낮기 때문에 프로펠러(26)에 커플링된 상태로 유지된다.
추진을 정지시키는 단계 "E1-2"의 종료 시, 피치 단계 "E1-3"가 트리거된다. 이 피치 단계 "E1-3"에서, 프로펠러(26)의 블레이드(32)는 그 폴딩 피치 각도 위치 "β0"로, 즉 도 6, 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이 견인 추진 유닛(22)에 대한 페더링 위치로 또는 도 3에 도시된 바와 같은 상승 추진 유닛(22)에 대한 제로 지지력 위치로 제어된다.
피치 단계 "E1-3" 다음에는 피치 각도 위치를 확인하는 단계 "E1-4"가 이어지고, 이 단계 동안 피치 센서(45)에 의해 블레이드(32)가 그 폴딩 피치 각도 위치 "β0"를 점유하는지를 확인한다. 어떤 배향에서도 폴딩 피치 각도 위치 "β0"로부터 몇 도의 약간의 오프셋 "ε"이 일반적으로 허용된다. 이러한 방식으로, 블레이드(32)의 피치 각도 위치 "β"가 "β0-ε"의 하한 임계값 및 "β0+ε"의 상한에 의해 한정되는 피치 각도 위치 범위에 포함되는 지가 더 정확하게 확인된다. 이러한 경우에, 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나에서 프로펠러(26)의 회전을 정지시키는 방법이 트리거되고, 그렇지 않은 경우 단계 "E1-3"이 반복된다.
프로펠러(26)의 회전을 그 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나에서 정지시키는 방법은 회전 속도 "Nr"을 확인하는 단계 "E1-5"를 포함하며, 이 단계 동안 프로펠러(26)의 회전 속도 "Nr"가 결정된 회전 속도 "Nre" 이하인지가 확인된다.
프로펠러(26)의 회전 속도 "Nr"이 특정 회전 속도 "Nre"보다 높은 경우, 제동 단계 "E1-6"이 트리거된다. 제동 단계 "E1-6" 동안, 스테퍼 모터(82)는 프로펠러(26)의 회전 속도 "Nr"이 미리결정된 회전 속도 "Nre" 이하가 될 때까지 프로펠러(26)의 자유 회전을 저지하는 저항 토크를 생성하도록 제어된다. 프로펠러(26)의 "Nr"의 회전 속도는 이미 잘 알려진 센서(도시되지 않음)에 의해 측정되며 이후에 더 자세히 설명되지 않는다. 이 제동 단계 "E1-6"의 종료 시, 회전 속도 "Nr"을 확인하는 단계 "E1-5"가 반복된다.
프로펠러(26)의 회전 속도 "Nr"이 결정된 회전 속도 "Nre" 이하인 경우, 인덱싱된 각도 위치에서 프로펠러를 차단하는 단계 "E1-7"이 트리거된다. 이 단계에서, 스테퍼 모터(82)는 스테퍼 모터(82)를 사용하여 상기 인덱싱된 각도 위치 "θi"에서 프로펠러(26)를 차단하도록 제어된다.
차단 단계 "E1-7" 다음에는 여기서는 유도 센서(110)에 의해 프로펠러(26)의 각도 위치 "θ"를 확인하는 단계 "E1-8"이 이어진다. 프로펠러(26)의 측정된 각도 위치 "θ"가 상기 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 어느 한 측면에 대해 결정된 공차 구간[θi-λ; θi+λ] 내에 있는 경우, 잠금 단계 "E1-10"이 트리거되고, 그렇지 않은 경우 조정 단계 "E1-9"가 트리거된다.
조정 단계 "E1-9"는 프로펠러(26)를 그 회전축 "X"을 중심으로 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나를 향해 회전 구동하는 회전 토크를 제공하도록 스테퍼 모터(82)를 제어하는 단계를 포함한다.
이 조정 단계 "E1-9" 동안, 프로펠러(26)는 한 배향으로만 회전 구동된다. 따라서, 프로펠러(26)가 인덱싱된 각도 위치 "θi"를 통과할 때, 스테퍼 모터(82)는 프로펠러(26)를 다음 인덱싱된 각도 위치 "θi"로 회전 구동한다.
대안적으로, 프로펠러(26)는 프로펠러(26)가 가장 가까운 인덱싱된 각도 위치 "θi"를 향해 회전하도록 스테퍼 모터(82)에 의해 양 배향으로 회전 구동될 수 있다.
이 조정 단계 "E1-9" 후에, 차단 단계 "E1-7"이 반복된다.
조정 단계 "E1-9", 차단 단계 "E1-7" 및 확인 단계 "E1-8"는 프로펠러(26)의 각도 위치(θ)가 인덱싱된 각도 위치 "θi" 중 하나의 어느 한 측면에 대해 결정되는 공차 구간[θi-λ; θi+λ] 내에 들어올 때까지 반복된다.
잠금 단계 "E1-10"에서, 프로펠러(26)는 도 23에 도시된 바와 같이 기계식 잠금 장치(96)에 의해 인덱싱된 각도 위치 "θi"에서 나셀(24)에 대해 회전 잠금된다. 앞서 설명된 바와 같이, 잠금 장치(96)는 그 활성 위치를 향해 제어되는 잠금 부재(104)와 멈춤쇠(102)의 램프와의 사이의 협력을 통해 프로펠러(26)가 그 인덱싱된 각도 위치 "θi"로 정확하게 올 수 있게 한다.
잠금 단계 "E1-10"의 종료 시, 블레이드(32)를 폴딩하는 단계 "E1-11"이 트리거된다. 이 단계에서, 블레이드(32)는 전술한 바와 같이 그리고 도 4, 도 7, 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이 폴딩 장치(50)에 의해 그 각각의 하우징(39) 내로 폴딩된다.
그 후, 폴딩을 확인하는 단계 "E1-12"에서, 블레이드(32)는 센서(72B)에 의해 적절하게 폴딩되었는지가 확인된다. 블레이드(32)가 폴딩 위치에 있는 경우, 래치(75)는 최종 잠금 단계 "E1-13"에서 블레이드(32)를 폴딩 위치에서 잠그도록 제어되고, 그렇지 않은 경우 이것이 도 25에서 참조부호 "E1-14"에 도시된 바와 같이 항공기(20)의 조종사에게 보고된다.
블레이드의 공기역학적 설계는 특히 폴딩 위치에서의 블레이드의 효과적인 잠금이 없는 경우 이러한 실패 사례에 관련되는 특정 비행 조건에서 폴딩된 블레이드를 의도하지 않게 전개시키지 않는 요구사항을 고려한다.
추진 유닛(22)의 블레이드(32)를 전개하기 위한 방법이 이제 도 26을 참조하여 설명된다. 이러한 방법은 도시되지 않은 전자 제어 유닛에 의해 구현된다. 이 방법은 자동으로 또는 파일럿으로부터의 수동 명령으로 트리거될 수 있다.
제1 단계 "E2-1"에서, 블레이드(32)의 전개 방법을 계속하기 위한 허가를 얻기 위해 충족되어야 하는 항공기(20)의 특정 비행 조건이 확인된다.
예를 들어, 단계 "E2-1"이 상승 추진 유닛(22)에 적용될 때, 항공기(20)의 속도가 감소하고 있고 그 날개가 상승 추진 유닛(22)으로부터의 상승 추력 없이는 더 이상 지지력을 제공하기에 충분하지 않은 속도에 접근하고 있는지가 확인된다. 예를 들어, 항공기(20)의 전진 속도 "V"가 결정된 제3 임계 속도 "V2"까지 감소하는지가 확인된다. 그러하다고 확인되는 경우, 후속 전개 단계 "E2-2"가 트리거되고, 그렇지 않은 경우 전개 방법은 허용되지 않는다.
다른 예에 따르면, 단계 "E2-1"이 견인 추진 유닛(22)에 적용될 때, 항공기(20)의 속도가 항공기(20)에 추력을 제공하기 위해 모든 견인 추진 유닛(22)이 동시에 사용되어야 하는 충분한 경제적 순항 속도 미만인지가 확인된다. 예를 들어, 항공기(20)의 전진 속도 "V"가 제4 결정 임계 속도 "V3"보다 훨씬 낮은지가 확인된다. 견인 추진 유닛(22)의 블레이드(32)는 또한 항공기(20)가 호버링 비행을 중단하려고 할 때 전개될 수 있다. 이러한 조건 중 하나가 확인되면, 다음 단계 "E2-2"가 트리거되고, 그렇지 않은 경우 전개 방법은 중단된다.
전개 단계 "E2-2"에서는, 래치(75)가 후퇴되고 폴딩 액추에이터(50)가 작동되어 블레이드(32)가 전개된다.
전개의 후속 확인 단계 "E2-3"에서, 전개 센서(72A)는 블레이드(32)가 전개 위치에 있는지를 확인하기 위해 사용된다. 그러하다고 확인되는 경우, 프로펠러(26)를 잠금해제하는 단계 "E2-4"가 트리거되고, 그렇지 않은 경우 전개 단계 "E2-2"가 반복된다.
잠금해제 단계 "E2-4"에서는, 프로펠러(26)의 기계적 잠금 장치(96)의 잠금 부재(104)가 비활성 위치로 제어되어 프로펠러(26)의 회전을 해방한다.
잠금해제를 확인하는 단계 "E2-5"에서, 잠금 센서(105)에 의해 프로펠러(26)가 회전 잠금해제되었는지가 확인된다. 만일 그렇다면, 전개 방법이 완료되고 추진 유닛(22)은 사용을 위한 준비가 되고, 그렇지 않은 경우 잠금해제 단계 "E2-4"가 반복된다.

Claims (8)

  1. 항공기(20)용 프로펠러(26)를 갖는 추진 유닛(22)으로서,
    - 항공기(20)의 구조적 요소에 부착되도록 의도되는 나셀(24);
    - 허브(28)에 의해 종방향 회전축(X)을 중심으로 나셀(24)에 회전가능하게 장착되는 프로펠러(26)로서, 프로펠러(26)는 블레이드(32)를 포함하고, 각각의 블레이드는 허브(28)에 대해 반경방향 피치축(Y)을 중심으로 피벗식으로 장착되는 관련 블레이드 커프(38)에 피벗 고정되어 장착되고, 각각의 블레이드(32)는 반경방향 피치축(Y)에 직교하는 폴딩축(Z)을 중심으로 블레이드 커프(38)에 대해 피벗식으로 장착되는, 프로펠러(26); 및
    - 블레이드(32)가 회전축(X)에 대해 반경방향으로 연장되는 전개 위치와 블레이드(32)가 나셀(24)에 대해 일반적으로 종방향으로 연장되는 폴딩 위치 사이에서 블레이드 커프(38)에 대한 각각의 블레이드(32)의 피벗팅을 제어하는 폴딩 액추에이터(52)를 포함하는 폴딩 장치(50)를 포함하고;
    폴딩 장치(50)는 각각의 블레이드(32)와 관련된 전달부(54)를 포함하고, 각각의 전달부(54)는,
    - 블레이드 커프(38)와 일체로 회전하게 장착되고 폴딩 액추에이터(52)에 의해 이동되는 이동가능 제어 부재(56), 및
    - 폴딩축(Z)에 대해 편심적으로 관련 블레이드(32)의 루트(34) 상에 피벗식으로 장착되는 제1 단부 및 이동가능 제어 부재(56) 상에 피벗식으로 장착되는 제2 단부를 포함하는 링크(58)를 포함하는 추진 유닛(22)에 있어서,
    이동가능 제어 부재(56)는 폴딩축(Z)에 평행한 제어축(Z1)을 중심으로 블레이드 커프(38)에 피벗식으로 장착되는 크랭크에 의해 형성되고, 이동가능 제어 부재(56)의 피벗팅은 크랭크의 톱니 섹터(71)와 종방향으로 슬라이딩되게 장착되고 폴딩 액추에이터(52)에 의해 구동되는 랙(68) 사이의 연동에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  2. 제1항에 있어서, 전달부(54) 각각의 모든 랙(68)은 블레이드(32)의 전개 위치에 대응하는 제1 위치와 블레이드(32)의 폴딩 위치에 대응하는 제2 위치 사이에서 회전축(X)을 따라 슬라이딩가능한 폴딩 액추에이터(52)의 공통 로드(64)에 부착되는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  3. 제2항에 있어서, 제1 위치 및 제2 위치에서의 액추에이터 로드(64)의 위치를 검출하기 위한 장치(72A, 72B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 이동가능 부재(56)를 블레이드(32)의 전개 위치 및 폴딩 위치에 대응하는 위치 각각에 기계적으로 잠그기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 나셀(24)은 항공기(20)의 구조적 요소 상에 고정식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 나셀(24)은 항공기(20)의 구조적 요소 상에 피벗식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 추진 유닛(22).
  7. 제3항에 따라 또는 제3항과 조합되어 취해지는 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조된 추진 유닛(22)의 프로펠러(26)의 블레이드(32)를 폴딩하는 방법(22)에 있어서, 블레이드(32)가 폴딩 장치(50)에 의해 폴딩되는 폴딩 단계(E1-11), 및 그 후 블레이드(32)가 실제로 폴딩되었는지를 검출 장치(72A, 72B)에 의해 확인하는 폴딩의 확인 단계(E1-12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법(22).
  8. 제4항과 조합되어 취해지는 제7항에 있어서, 폴딩의 확인 단계(E1-12)에서, 블레이드(32)가 폴딩 위치에 있는 것으로 검출되는 경우, 기계적 잠금 장치(75)는 블레이드(32)를 폴딩 위치에 잠그도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
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