KR20240031059A - 접이식 윙 팁을 위한 페어링 - Google Patents

Abstract

항공기 윙은 메인 고정 윙 부와 그 팁에 윙 팁 장치를 구비한다. 윙 팁 장치는 비행 형태와 지상 형태 사이에 구성 가능하며, 지상 형태에서 윙 팁 장치는 항공기 윙의 스팬이 감소되도록 비행 형태로부터 멀어지도록 이동된다. 힌지 배열체는 메인 고정 윙 부와 윙 팁 장치를 연결하고, 윙 팁 장치가 지상 형태와 비행 형태 사이에서 회전할 수 있도록 한다. 힌지 배열체는 메인 고정 윙 부와 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출된다. 페어링은 윙의 적어도 흡입 측 상에서 힌지 배열체의 적어도 일부를 덮는다.

Description

접이식 윙 팁을 위한 페어링{FAIRING FOR FOLDING WING TIP}

본 발명은 페어링(fairing)을 갖는 힌지 배열체(hinge arrangement)를 구비한 접이식 윙 팁을 갖는 항공기 윙에 관한 것이다.

효율성을 향상시키기 위해 여객기의 윙 스팬(wing spans)이 점점 더 커지는 추세에 있다. 그러나, 최대 항공기 스팬은, 공항 주변에서 기동할 때 필요한 다양한 클리어런스(clearances)(예컨대, 게이트 진입 및 안전한 유도로(taxiway) 이용에 필요한 스팬 및/또는 지상 클리어런스)를 규정하는 공항 운영 규칙에 의해 실질적으로 제한된다.

따라서, 여객기에 접이식 윙 팁 장치들이 도입되었으며, 윙 팁 장치는 비행 중에 사용하기 위한 비행 형태와, 지상 기반 운용 중에 사용하기 위한 지상 형태 사이에서 이동 가능하다. 지상 형태에서, 윙 팁 장치가 비행 형태로부터 멀어져 항공기 윙의 스팬이 줄어들게 되어, 기존 게이트들의 사용 및 안전한 유도로 사용이 가능하다.

접이식 윙 팁 장치는 힌지 배열체를 통해 고정 윙에 연결될 수 있다. 힌지 배열체는 윙의 공기역학적 성능에 영향을 미치지 않도록 윙 프로파일 내에 완전히 있을 수 있다. 그러나, 힌지 배열체는 고정 윙 및 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어서 돌출되어야 할 수 있고, 이로 인해 윙의 공기역학적 성능에 악영향을 미치지 않도록 힌지 배열체의 노출된 부분을 덮는 페어링이 필요할 수 있다.

국제공개공보 WO2020/157445호에서는 윙 팁 장치가 비행 형태로부터 지상 형태로의 힌지 배열체를 중심으로 하향 회전하도록 구성된 접이식 윙 팁을 위한 페어링의 일 예를 개시한다. 윙의 상부(흡입) 표면은 실질적으로 연속되며(uninterrupted), 페어링은 윙의 하부(압력) 표면에 있다. 힌지 배열체는 비행 라인과 정렬된 힌지 축을 가지며, 페어링은 일반적으로 윙 페어링과 관련된 양력 손실을 최소화하거나 제거하기 위해 최소 단면 프로파일로 윙의 선단 에지(leading edge)로부터 연장된다.

그러나, 하향 접이식 윙 팁 장치들은 다양한 문제점들을 겪는데, 특히 접이식 윙 팁 장치 스팬은 항공기가 지면 상에 있을 때 지면 클리어런스에 의해 제약된다.

비행 형태에서 윙 위로 천음속 흐름을 경험하도록 구성되는 일반적인 제트 수송기와 같은 천음속 항공기(transonic aircraft)의 경우, 접이식 윙 팁으로 윙 스팬을 크게 증가시키는 것이 특히 유리할 수 있다.

본 발명은 접이식 윙 팁을 위한 개선된 페어링을 제공하고자 한다.

본 발명의 제1 양태는 메인 고정 윙 부와 그 팁에 윙 팁 장치를 포함하는 항공기 윙를 포함하며, 윙 팁 장치는 비행 형태와 지상 형태 사이에 구성 가능하며, 지상 형태에서 윙 팁 장치는 항공기 윙의 스팬이 감소되도록 비행 형태로부터 멀어지도록 이동되며, 항공기 윙은, 메인 고정 윙 부와 윙 팁 장치를 연결하고 윙 팁 장치가 지상 형태와 비행 형태 사이에서 회전할 수 있도록 하고 메인 고정 윙 부와 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출되는 힌지 배열체와, 윙의 적어도 흡입 측 상에서 힌지 배열체의 적어도 일부를 덮는 페어링을 더 포함한다.

힌지 배열체 및 페어링은 윙의 흡입 측 상에서 윙의 외부 표면을 넘어 돌출된다. 본 발명은 이러한 위치의 페어링이 공기역학적 이점을 제공하도록 형성될 수 있고, 페어링의 크기를 가능한 한 최소화할 수 있다는 점에서 유리하다.

힌지 배열체는 고정 윙에 고정된 복수의 너클(knuckles)들과, 윙 팁 장치에 고정된 복수의 너클들을 포함할 수 있으며, 상기 너클들은 메인 고정 윙 부 및 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출되고, 노출된 외부 공기역학적 표면을 구비한다.

페어링은 너클들과 매끄러운 외부 공기역학적 표면을 형성할 수 있다.

페어링은 윙 흡입 측 및 압력 측 모두에서 메인 고정 윙 부 및 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출될 수 있다.

항공기 윙은 비행 형태에서 윙 상에 천음속 흐름을 경험하도록 구성된 후퇴 천음속 윙(swept transonic wing)일 수 있다. 천음속 윙은 대체로 마하 1.2 이하에서 작동할 수 있다.

메인 고정 윙 부는 직선형 후퇴 선단 에지(straight swept leading edge)를 구비할 수 있다. 윙 팁 장치는 메인 고정 윙 부와 동일한 후퇴각(sweep angle)을 갖는 직선형 후퇴 선단 에지를 구비할 수 있다.

윙 팁 장치는 평면형일 수 있다. 평면형이란, 윙 팁 장치의 다양한 단면에서의 윙의 시위(Chords)들이 대체로 평면에 놓여 있다는 의미이다. 윙 팁 장치의 평면은 비행 형태에서 메인 고정 윙 부의 평면과 동일 평면일 수 있다.

윙 팁 장치는 윙 팁 장치의 팁까지 직선형 선단 에지를 구비할 수 있다. 윙 팁 장치의 팁에 약간의 반경을 제외하고, 직선형 선단 에지는 팁이 둥글거나 뾰족하거나 구부러진 윙 팁 없이 윙 팁 장치의 팁까지 연장된다.

윙 팁 장치는 스팬을 구비할 수 있고, 윙 팁 장치의 스팬은 항공기 윙의 전체 스팬의 적어도 15%, 바람직하게는 적어도 25%, 바람직하게는 적어도 30%일 수 있다.

페어링은 ⅰ) 흐름을 활성화하기 위해 와류를 생성하고/생성하거나, ⅱ) 페어링에 인접한 윙 팁 장치 상에 아웃보드 스팬 방향(outboard spanwise)의 흐름을 감소시키도록 형성될 수 있다.

페어링은 대체로 당근 형상의 바디, 당근 형상의 바디로부터 메인 고정 윙 부로 연장되는 인보드 부(inboard portion)와, 당근 형상의 바디로부터 윙 팁 장치로 연장되는 아웃보드 부(outboard portion)를 포함할 수 있다.

페어링의 당근 형상의 바디는 고정 윙 및 윙 팁 장치의 선단 에지의 전방으로 연장되는 전방 부를 구비할 수 있다.

페어링의 전방 부는 대체로 원추형일 수 있다. 페어링의 전방 부는 힌지 배열체를 수용하기 위해 유선형 흐름에 필요한 것보다 더 전방으로 연장될 수 있다.

페어링의 아웃보드 부는 대체로 비행 방향 라인과 정렬된 라인을 따라 윙 팁 장치의 상부 표면과 만날 수 있다.

페어링의 당근 형상의 바디는 고정 윙 및 윙 팁 장치의 말단 에지(trailing edge)를 넘어 연장되는 후방 부를 구비하고/구비하거나, 페어링의 인보드 부는 고정 윙의 말단 에지를 넘어 연장하고/연장하거나, 페어링의 아웃보드 부는 고정 윙의 말단 에지를 넘어 연장된다.

페어링의 인보드 부 및/또는 아웃보드 부는, 고정 윙 및 윙 팁 장치의 말단 에지로부터 멀리 연장됨에 따라 스팬 방향 폭(span-wise width)이 감소하면서 테이퍼(taper)질 수 있다.

페어링의 아웃보드 부는, 페어링의 아웃보드 부와 윙 팁 장치의 상부 표면이 교차되는 지점의 윙 팁 장치의 말단 에지로부터 당근 형상의 바디의 최후단(rearmost end)까지 직선으로 연장되는 말단 에지를 구비할 수 있다.

항공기 윙은 윙 팁 장치 선단 에지와, 페어링의 전방 부 사이에 선단 에지 스트레이크(leading edge strake)를 더 포함할 수 있다.

힌지 배열체는 힌지 라인을 구비할 수 있다. 힌지 라인은 메인 고정 윙 부의 팁에서 윙 시위에 대해 0이 아닌 각도를 가질 수 있으며, 그 각도는 적어도 5도, 적어도 10도 또는 적어도 15도인 것이 바람직하다. 힌지 라인은 윙의 선단 에지로부터 말단 에지까지 윙 스팬 방향에서 인보드로 경사지도록 기울어질 수 있다. 대안적으로, 힌지 라인은 비행 라인과 정렬될 수 있다.

페어링은 위에서 바라본 형태의 뷰(planform view)에서 힌지 라인에 대하여 비대칭으로 형성될 수 있다.

페어링 비대칭은 페어링의 메인 고정 윙 부 측보다 페어링의 윙 팁 장치 측 상의 페어링 외부 표면에 의해 둘러싸인 더 큰 용적을 포함할 수 있다.

힌지 배열체는 비행 형태로부터 지상 형태로 이동할 때, 윙 팁 장치가 메인 고정 윙 부에 대하여 상향 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.

힌지 배열체는 비행 형태에서 잠금 가능할 수 있다. 힌지 배열체는 비행 형태에서 윙 팁 장치가 공기역학적 부하 하에서 수동적으로 움직일 수 있도록 잠금 상태에서 잠금 해제되도록 구성될 수 있다.

비행 형태에서 잠금 해제 상태의 힌지 배열체를 활성화하고 벌어진(flared) 또는 경사진 힌지 라인과 함께 사용하면, 윙 팁 장치가 반공력탄성 목적(semi aeroelastic)으로 사용될 수 있다. 즉, 돌풍 하중으로 인해 윙 팁 장치가 위로 접힐 수 있으며, 이는 경사진 힌지 라인으로 인해 윙 팁 장치의 받음각(angle of attack)을 줄이는 효과가 있다. 공기역학적으로 무부하된 윙 팁 장치는 비행 형태를 향해 수동적으로 하향 회전할 수 있다. 항공기 윙은 힌지 배열체 상의 메인 고정 윙 부에 대하여 윙 팁 장치를 회전시키기 위한 모터를 더 포함할 수 있다.

윙 팁 장치에는 선단 에지 고양력 장치(leading edge high lift device)가 구비되지 않을 수 있다.

항공기 윙는 페어링 상에 장착된 와류 발생기를 더 포함할 수 있다.

페어링은 힌지 배열체를 수용하기 위한 크기의 페어링에 대해 동일한 유동 조건 하에서 가능한 최소 프로파일 항력보다 더 큰 프로파일 항력을 발생시키는 형상을 가질 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 접이식 윙 팁 장치, 힌지 배열체 및 페어링을 구비한 항공기의 평면도를 도시한다.
도 2는 힌지 배열체 및 페어링의 상세 평면도를 도시한다.
도 3은 페어링의 다른 변형의 공기역학적 형상을 위에서 전방으로 바라본 사시도를 도시한다.
도 4는 고정 윙 부 및 윙 팁 장치가 제거된 도 2의 페어링 및 노출된 힌지 배열체를 위에서 후방으로 바라본 사시도를 도시한다.
도 5는 윙 팁 장치가 접힌 상태에서 도 1의 항공기 정면도를 도시한다.

도 1은 항공기의 평면도이다. 항공기는 중앙 동체(3)와, 각각의 윙 루트(5')(wing roots)들로부터 외측으로 연장되는 2개의 메인 윙(5)들을 포함한다.

각 윙(5)은 루트(5')에서 팁(7')까지 연장되는 메인 고정 윙 부(7)를 포함한다. 메인 고정 윙 부(7)의 팁(7')에서, 윙(5)은 또한 평면형 윙 팁 확장 형태의 이동 가능한 윙 팁 장치(9)를 포함한다.

윙 팁 장치(9)는 힌지 배열체(11)를 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 윙 팁 장치(9)는 비행 형태와 지상 형태 사이에서 구성할 수 있다. 비행 형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 윙 팁 장치(9)는 메인 고정 윙 부(7)의 연장이다. 따라서, 메인 고정 윙 부(7)의 상부 및 하부 표면들은 윙 팁 장치(9)의 상부 및 하부 표면들과 실질적으로 연속된다(힌지 배열체(11)는 제외). 윙(5)은 선단 에지(14)와 말단 에지(15)를 구비한다. 메인 고정 윙 부(7)의 선단 및 말단 에지들은 윙 팁 장치의 각각의 선단 및 말단 에지들과 실질적으로 연속된다(힌지 배열체(11)는 제외). 이러한 배열체는 상대적으로 큰 윙 스팬(wingspan)을 제공하여 공기역학적으로 효율적인 항공기를 제공하므로 유리하다.

그러나, 큰 윙 스팬은 특정 공항 호환 게이트 제한들을 준수할 수 없으므로, 도 5에 도시된 바와 같이 윙 팁 장치(9)는 지상 형태로 상향으로 접히도록 구성된다. 지상 형태에서 윙 팁 장치(9)는 항공기 윙(5)의 스팬이 감소되도록 비행 형태로부터 멀리 이동된다. 따라서, 접이식 윙 팁 장치는 항공기의 비행 형태에서 윙 스팬을 크게 증가시켜 지상 형태 시 항공기가 더 작은 공항 호환 게이트 제한 내에 들어갈 수 있도록 한다.

힌지 배열체(11)는 메인 고정 윙 부(7)와 윙 팁 장치(9)를 연결하고, 윙 팁 장치가 지상 형태와 비행 형태 사이에서 회전할 수 있게 한다. 힌지 배열체(11)는 후퇴 중간-시위 축(13)(swept mid-chord axis)에 수직으로 배향될 수 있는 힌지 라인을 구비한다. 따라서, 힌지 배열체는 비행 방향 라인(F)과 평행하지 않을 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 '벌어진 형태(flared)'일 수 있다. 대안적으로, 힌지 배열체는 비행 방향 라인과 정렬될 수 있다.

항공기 윙(5)은 비행 형태 시 윙 상에 천음속 흐름을 경험하도록 구성된 후퇴 천음속 윙일 수 있다. 메인 고정 윙 부(7)는 직선형 후퇴 선단 에지를 구비할 수 있고, 윙 팁 장치(9)는 메인 고정 윙 부(7)와 동일한 후퇴각을 갖는 직선형 후퇴 선단 에지를 구비할 수 있다. 윙 팁 장치(9)는 평면형일 수 있는데, 이는 일반적으로 항공기 윙 설계에 영향을 미치는 스팬 제약이 윙 팁 장치의 지상 형태에 대한 상향 접힘에 의해 무효화되므로, 윙 팁 장치(9)의 팁(9')에서 와류 제어를 위한 윙렛(winglets)들, 팁 라운딩(tip rounding), 윙 펜스(wing fences)들 등이 필요하지 않을 수 있기 때문이다. 윙 팁 장치(9)의 팁(9')에서의 시위 길이는 대체로 천음속 항공기 윙에서 발견되는 것보다 상당히 짧을 수 있다. 짧은 팁(9')은 와류 항력을 최소화할 수 있다. 윙 팁 장치(9)는 윙 팁 장치의 팁(9')까지 직선형 선단 에지를 구비할 수 있다.

윙 팁 장치(9)의 큰 스팬은 윙 팁 장치가 항공기 윙(5)의 전체 스팬의 적어도 15%, 바람직하게는 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 25%, 바람직하게는 적어도 30% 이상의 스팬을 구비하는 것을 의미할 수 있다.

메인 고정 윙 부(7)는 선단 및/또는 말단 에지들에 선단 엣지 슬래트(leading edge slats)들 및 말단 에지 플랩(trailing edge flaps)들과 같은 고양력 장치뿐만 아니라, 보조 윙(ailerons)들과 같은 다른 이동 가능한 비행 제어 표면들을 구비할 수 있다. 윙 팁 장치(9)는 이동 가능한 비행 제어 표면을 구비하지 않을 수 있다. 이는 힌지 배열체의 굽힘 모멘트를 줄이고, 윙 가동 장치에 대한 서비스들이 힌지 배열체를 가로지를 필요가 없는 경우 힌지 배열체를 단순화하는 데 도움이 될 수 있다. 대안적으로, 윙 팁 장치(9)는 이동 가능한 비행 제어 표면을 구비할 수 있다.

힌지 배열체(11)는 메인 고정 윙 부(7)에 대한 윙 팁 장치(9)의 움직임을 제어하기 위한 전동식 힌지일 수 있다. 전동 힌지 내부 부품에 대한 세부 사항은 도시되지 않았다. 힌지 배열체(11)는 윙 팁 장치(9) 상의 복수의 너클(19a)들을 갖는 리프(19)가 메인 고정 윙 부(7) 상의 리프(17)의 복수의 너클(17a)들에 끼워 넣어진 일반적인 형태의 리프 힌지이다. 리프들(17, 19)은 힌지 배열체(11)의 양 측에 있는 윙의 구조로 하중을 전달하기 위한 윙(5)의 프로파일 내의 구조적 부재들이다. 너클들(17a, 19a)은 윙 팁 장치(9)가 비행 형태 시 윙(5)의 상부 표면에 노출된 외부 표면을 갖는다.

힌지 배열체의 너클들(17a, 19a)은 메인 고정 윙 부 및 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출되며, 즉 힌지 배열체는 일반적으로 힌지 배열체의 양 측으로부터 연속적으로 연장되는 윙(5)의 프로파일 내에 포함되지 않는다. 너클들(17a, 19a)은 윙(5)의 선단 및 말단 에지(14, 15) 사이에 위치되며, 대체로 선단 에지(14)를 향해 위치된다. 너클들(17a, 19a)은 노출된 외부 공기역학적 표면을 갖는다.

페어링(16)은 윙(5)의 적어도 상부(흡입) 측 상에서 힌지 배열체(11)의 적어도 일부를 덮는다. 페어링(16)은 인보드 부(16a), 아웃보드 부(16b), 노즈 부(16c)(nose portion) 및 테일 부(16d)(tail portion)를 구비한다. 너클들(17a, 19a)은 너클들 사이에 페어링 부분이 없이 밀접하게 적층될 수 있다. 페어링(16)은 너클들(17a, 19a)과 함께 매끄러운 외부 공기역학적 표면을 형성할 수 있다.

페어링(16)은 윙(5)의 상부(흡입) 측과 하부(압력) 측 모두에서 메인 고정 윙 부 및 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출될 수 있다. 페어링(16)은 또한 메인 고정 윙 부 및 윙 팁 장치의 선단 에지의 전방 및 말단 에지의 후방(aft)으로 연장될 수 있다.

힌지 배열체(11)의 너클들(17a, 19a)의 직경은 윙(5)의 프로파일 내에 들어갈 것보다 더 크다. 이는 전체 윙 스팬에 대한 비율로서 윙 팁 장치(9)의 스팬이 비교적 크기 때문일 수 있다.

힌지 배열체(11)는 접이식 윙 팁 장치를 비행 형태에 고정하도록 배열된 잠금 메커니즘을 포함할 수 있다. 또한, 힌지 배열체(11)는 전술한 바와 같이 벌어질 수 있다(0이 아닌 힌지 라인 각도). 힌지 라인은 메인 고정 윙 부의 팁에서 윙 시위에 대해 0이 아닌 각도에 있을 수 있는데, 예를 들어 그 각도는 적어도 5도, 적어도 10도, 또는 적어도 15도일 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 반공력탄성 힌지 효과를 제공할 수 있다.

힌지(11)는 대체로 비행 형태 시 윙 팁 장치(9)가 고정 윙 부(7)와 동일 평면에 있도록 잠길 수 있으나, 비행 형태 시 힌지(11)는 잠금 해제될 수 있다. 돌풍 하중으로 인해 잠금 해제 시 윙 팁 장치(9)가 상향으로 접힐 수 있으며, 이는 경사진 힌지 라인으로 인해 윙 팁 장치의 받음각을 줄이는 효과가 있다. 이는 윙 팁 장치(9)에 의해 발생되는 양력을 감소시켜 전체적으로 윙(5)의 양력을 감소시킨다. 항공기가 돌풍을 통과할 때, 공기역학적으로 무부하된 윙 팁 장치는 비행 형태를 향해 수동적으로 하향 회전할 수 있고, 이에 따라 잠금 배열은 다시 잠금 상태로 이동될 수 있다.

힌지 배열체 너클 직경 및/또는 힌지 배열체의 벌어진 각도가 크다는 것은, 윙 위로 다가오는 공기 흐름에 노출되는 페어링의 크기가 상대적으로 크다는 것을 의미한다. 대부분의 항공기 페어링은 일반적으로 프로파일 항력의 공기역학적 영향을 줄이기 위해 가능한 한 작은 크기로 설계되지만, 페어링(16)은 윙(5) 위의 공기 흐름을 활성화하고/활성화하거나 공기역학적 이점을 제공하기 위해 흐름을 수반하도록 특별히 설계된 형상을 가지고 있다. 즉, 페어링(16)은 힌지 배열체(11) 주위의 공기 흐름을 원활하게 하는 힌지 페어링의 역할을 수행할 뿐만 아니라, 그 자체로 공기역학적 장치로서 작용한다.

따라서, 페어링(16)은 용적 내에 힌지 배열체 구성요소들을 수용하는 데 필요한 것보다 더 큰 용적을 둘러쌀 수 있다. 페어링(16)은 윙 팁 장치(9), 메인 고정 윙 부(7)의 아웃보드 부와 인접한 힌지 배열체(11) 및 페어링(16)을 포함하는 윙(5)의 아웃보드 부의 공기역학적 거동을 향상시키도록 설계된다. 특히, 페어링(16)은 힌지 배열을 수용하기 위한 크기의 페어링에 대해 동일한 유동 조건 하에서 가능한 최소 프로파일 항력보다 큰 프로파일 항력을 생성하는 형상을 가질 수 있다.

페어링(16)은 너클들(17a, 19a)의 전방과 후방으로 연장되는 대체로 당근 형상의 바디, 당근 형상의 바디에서 메인 고정 윙 부(7)까지 연장되는 인보드 부(16a), 및 당근 형상의 바디에서 윙 팁 장치(9)까지 연장되는 아웃보드 부(16b)를 구비할 수 있다.

페어링(16)은 흐름을 활성화하고 경계층을 활성화시켜 힌지 근처의 흐름의 분리를 피하기 위해 와류를 생성하도록 형성될 수 있다. 이러한 점에서, 페어링(16)은 보틸론(vortilon)과 유사하게 작용할 수 있다. 페어링(16)의 당근 형상의 바디의 노즈(전방) 부(16c)는 고정 윙(7)과 윙 팁 장치(9)의 선단 에지의 전방으로 연장될 수 있다. 노즈 부(16c)는 대체로 원추형일 수 있다. 노즈 부(16c)는 항공기의 설계 지점에서 유선형 흐름을 유지하면서 힌지 배열체를 수용하는 데 필요한 것보다 더 전방으로 연장될 수 있다. 이러한 방식으로 노즈 부(16c)를 연장함으로써, 페어링(16)은 흐름을 활성화하여 페어링(16)의 바로 아웃보드에서 실속(stall)을 방지하기 위해 선단 에지 스트레이크와 유사하게 작용한다.

페어링(16)은 윙 팁 장치(9)의 선단 에지(14)와 페어링(16)의 노즈 부(16c) 사이의 선단 에지 스트레이크(16e)를 더 포함할 수 있다. 스트레이크(16e)는 흐름을 활성화하기 위한 와류의 생성을 더 보조할 수 있다.

페어링(16)의 인보드 측에서 메인 고정 윙 부(7)의 선단 에지(14)는 페어링(16)의 노즈 부(16c)와 대체로 날카로운 에지를 형성한다. 이러한 방식으로, 페어링(16)은 중간-스팬 윙 펜스(mid-span wing fence)와 유사하게 작용할 수 있으며, 이는 아웃보드 윙 스팬 방향 흐름을 감소시킴으로써 저속 공기역학적 거동을 보조하고, 실속이 전파될 수 있는 윙의 면적을 제한함으로써 개선된 실속 거동을 통해 이착륙 성능을 향상시킨다.

페어링의 당근 형상 바디의 테일 부(16d)는, 힌지 너클들(17a, 19a)의 후방 힌지 라인 주위에 테이퍼진 원뿔(tapering cone)을 갖는다. 너클들(17a, 19a)의 양 측 및 테일 부(16d)의 양 측에서 페어링은, 메인 고정 윙 부(7) 및 윙 팁 장치(9)의 상부 표면과 페어링의 교차점을 향해 오목한 표면으로 형성된다. 원뿔은 말단 에지(15)를 넘어 한 지점까지 연장된다.

페어링(16)의 인보드 부와 메인 고정 윙 부(7)의 상부 표면의 교차점은, 선단 에지 근처의 힌지 너클들(17a, 19a)에 가깝게 추적되는 곡선을 따를 수 있으며, 그런 다음 힌지 라인으로부터 약간 멀리 이동하여 메인 고정 윙 부(7)의 말단 에지(15)와 대략 직각으로 만날 수 있다. 말단 에지(14)와의 교차점에서, 페어링의 인보드 부의 말단 에지는, 도 2에 도시된 바와 같이 평면도에서 힌지 라인으로 다시 컷백(cut back)될 수 있다. 이러한 컷백이 힌지 배열체의 내부 구성요소들 중 어떤 것과 충돌(foul)한다면, 페어링의 인보드 부의 말단 에지는 인보드로 연장되는 라인 상의 한 지점으로 컷백되고, 테일 부(16d)의 최후단의 힌지 라인에 수직으로 컷백될 수 있다.

페어링(16)의 아웃보드 부와 윙 팁 장치(9)의 상부 표면의 교차점은, 선단 에지(14)로부터 진행되는 힌지 라인으로부터 멀리 연장되고, 윙 팁 장치(9)의 말단 에지(15)까지 대략 비행 라인과 정렬되는 곡선을 따를 수 있다. 일부 공기역학적 형상은 비행 라인에서 직선되는 것이 아닌 이 곡선을 약간 벗어나도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 힌지 축은 비행 방향 라인(F)에 대해 치우쳐 있지만, 아웃보드 페어링 부(16b)는 대체로 비행 방향 라인을 따르는 형상을 가지므로, 아웃보드 페어링 부(16b)는 힌지 배열체 구성요소들을 페어링 용적 내에 수용하기 위해 필요한 것보다 더 크다.

이러한 페어링 형상은 페어링(16)의 바로 아웃보드에서 생성된 와류를 선단 에지(14) 근처에 형성하여 와류가 페어링(16)의 아웃보드 측 상에서 말단 에지(15)를 향해 성장하는 데 도움이 된다. 이러한 와류는 페어링(16)의 바로 아웃보드, 윙 팁 장치의 위쪽에서 실속을 방지하는 데 도움이 된다.

말단 에지(15)에서 윙 팁 장치(9)의 상부 표면과 페어링(16)의 교차점으로부터, 페어링의 아웃보드 부(16b)는 힌지 축과 일치하는 지점까지 직선으로 컷백되어 페어링의 테일 부(16d)의 아웃보드 측을 형성할 수 있다.

대안적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 말단 에지(15)의 후방에 있는 아웃보드 페어링 부(16b)의 후방은, 윙 팁 장치(9)의 말단 에지로부터 일정 거리의 정점(16f)까지 이어질 수 있고, 아웃보드 부(16b)는 이 정점(16f)과 페어링의 당근 형상 바디의 테일 부(16d)의 최후단 사이에 직선형 말단 에지(16g)를 구비할 수 있다. 그러면 아웃보드 페어링 부(16b)는 페어링 말단 에지에서 평판을 향해 기울어지는 형상을 가질 수 있다.

말단 에지(15)의 후방에 있는 페어링의 인보드 부(16a)의 후방은, 유사하게 메인 고정 윙 부(7)의 말단 에지로부터 일정 거리의 정점(16h)까지 이어질 수 있고, 페어링의 인보드 부(16a)의 후방은 이 정점(16h)과 페어링의 당근 형상 바디의 테일 부(16d)의 최후단 사이에 직선형 말단 에지(16g)를 구비할 수 있다. 힌지 라인과 정점(16i) 사이의 거리는, 도 2의 페어링보다 더 클 수 있다. 그러면 인보드 페어링 부(16a)는 페어링 말단 에지에서 평판을 향해 기울어지는 형상을 가질 수 있다.

페어링(16)의 아웃보드 부(16b)와 인보드 부(16a)의 상이한 형상으로 인해, 페어링은 위에서 바라본 형태의 뷰에서 힌지 라인에 대해 비대칭으로 형성된다. 페어링 비대칭은 페어링의 인보드(16a)(주 고정 윙 부) 측보다 페어링의 아웃보드(16b)(윙 팁 장치) 측 상의 페어링 외부 표면에 의해 둘러싸인 더 큰 용적을 포함한다. 페어링의 아웃보드 부의 최대 폭은, 페어링의 인보드 부의 최대 폭의 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 3배일 수 있으며, 여기서 이 폭은 윙/윙 팁 장치 상부 표면과의 교차점으로부터 페어링의 당근 형상 바디까지 측정된 것이다.

본 명세서에서 '또는'이라는 단어가 등장하는 경우, 이는 언급된 항목이 반드시 상호 배타적일 필요는 없으며 적절한 조합으로 사용될 수 있는 '및/또는'을 의미하는 것으로 해석된다.

본 발명은 하나 이상의 바람직한 실시예들을 참조하여 상술되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경 또는 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (25)

1. 메인 고정 윙 부와 그 팁에 윙 팁 장치를 포함하는 항공기 윙으로서,
   상기 윙 팁 장치는 비행 형태와 지상 형태 사이에 구성 가능하며,
   상기 지상 형태에서 상기 윙 팁 장치는 상기 항공기 윙의 스팬이 감소되도록 상기 비행 형태로부터 멀어지도록 이동되며,
   상기 항공기 윙은,
   상기 메인 고정 윙 부와 상기 윙 팁 장치를 연결하고, 상기 윙 팁 장치가 상기 지상 형태와 상기 비행 형태 사이에서 회전할 수 있도록 하며, 상기 메인 고정 윙 부와 상기 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 돌출된 힌지 배열체; 및
   상기 윙의 적어도 흡입 측 상에서 상기 힌지 배열체의 적어도 일부를 덮는 페어링을 더 포함하는 항공기 윙.
2. 제1항에 있어서,
   상기 힌지 배열체는,
   상기 고정 윙에 고정된 복수의 너클들; 및
   상기 윙 팁 장치에 고정된 복수의 너클들을 포함하고,
   상기 너클들은 상기 메인 고정 윙 부 및 상기 윙 팁 장치의 외부 표면을 넘어 도출되고, 노출된 외부 공기역학적 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
3. 제2항에 있어서,
   상기 페어링은 상기 너클들과 함께 매끄러운 외부 공기역학적 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 항공기 윙은 상기 비행 형태에서 상기 윙 상에 천음속 흐름을 경험하도록 구성된 후퇴 천음속 윙인 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 메인 고정 윙 부는, 직선형 후퇴 선단 에지를 구비하고,
   상기 윙 팁 장치는, 상기 메인 고정 윙 부와 동일한 후퇴각을 갖는 직선형 후퇴 선단 에지를 구비하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 윙 팁 장치는 평면형이고,
   바람직하게 상기 윙 팁 장치는 상기 윙 팁 장치의 팁까지 직선형 선단 에지를 구비한 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 윙 팁 장치는 스팬을 구비하고,
   상기 윙 팁 장치의 스팬은, 상기 항공기 윙의 전체 스팬의 적어도 15%, 바람직하게 적어도 25%, 바람직하게 적어도 30%인 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 페어링은 ⅰ) 흐름을 활성화하기 위해 와류를 생성하고/생성하거나, ⅱ) 상기 페어링에 인접한 상기 윙 팁 장치 상에 아웃보드 스팬 방향의 흐름을 감소시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 페어링은,
   대체로 당근 형상의 바디;
   상기 당근 형상의 바디로부터 상기 메인 고정 윙 부로 연장되는 인보드 부; 및
   상기 당근 형상의 바디로부터 상기 윙 팁 장치로 연장되는 아웃보드 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
10. 제9항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 당근 형상의 바디는,
    상기 고정 윙과 상기 윙 팁 장치의 선단 에지의 전방으로 연장되는 전방 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
11. 제10항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 전방 부는, 대체로 원추형이고 바람직하게 상기 힌지 배열체를 수용하기 위해 유선형 흐름에 필요한 것보다 더 전방으로 연장되는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 윙 팁 장치 선단 에지와 상기 페어링의 상기 전방 부 사이에 선단 에지 스트레이크를 더 포함하는 항공기 윙.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 아웃보드 부는, 대체로 비행 방향 라인과 정렬된 라인을 따라 상기 윙 팁 장치의 상부 표면과 만나는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 당근 형상의 바디는, 상기 고정 윙 및 상기 윙 팁 장치의 말단 에지를 넘어 연장되는 후방 부를 구비하고/구비하거나,
    상기 페어링의 상기 인보드 부는, 상기 고정 윙의 말단 에지를 넘어 연장되고/연장되거나,
    상기 페어링의 상기 아웃보드 부는 상기 고정 윙의 말단 에지를 넘어 연장되는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
15. 제14항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 인보드 부 및/또는 상기 아웃보드 부는,
    상기 고정 윙 및 상기 윙 팁 장치의 말단 에지로부터 멀리 연장됨에 따라 스팬 방향 폭이 감소하면서 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페어링의 상기 아웃보드 부는,
    상기 페어링의 상기 아웃보드 부와 상기 윙 팁 장치의 상부 표면이 교차되는 지점의 상기 윙 팁 장치의 말단 에지로부터 상기 당근 형상의 바디의 최후단까지 직선으로 연장되는 말단 에지를 구비하는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 배열체는 상기 메인 고정 윙 부의 팁에서 윙 시위에 대해 0이 아닌 각도의 힌지 라인을 구비하고, 바람직하게 상기 각도는 적어도 5도, 적어도 10도, 또는 적어도 15도인 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 배열체는 힌지 라인을 구비하고,
    상기 페어링은 위에서 바라본 형태의 뷰에서 상기 힌지 라인에 대해 비대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
19. 제18항에 있어서,
    페어링 비대칭은, 상기 페어링의 상기 메인 고정 윙 부 측보다 상기 페어링의 상기 윙 팁 장치 측 상의 페어링 외부 표면에 의해 둘러싸인 더 큰 용적을 포함하는 항공기 윙.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 배열체는 상기 비행 형태로부터 상기 지상 형태로 이동할 때, 상기 윙 팁 장치가 상기 메인 고정 윙 부에 대해 상향 회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 배열체는 상기 비행 형태에서 잠금 가능할 수 있고,
    상기 힌지 배열체는 상기 비행 형태에서 상기 윙 팁 장치가 공기역학적 부하 하에서 수동적으로 움직일 수 있도록 잠금 상태에서 잠금 해제되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 배열체 상의 상기 메인 고정 윙 부에 대해 상기 윙 팁 장치를 회전시키기 위한 모터를 더 포함하는 항공기 윙.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 윙 팁 장치는 선단 에지 고양력 장치(leading edge high lift device)가 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페어링 상에 장착된 와류 발생기를 더 포함하는 항공기 윙.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페어링은 상기 힌지 배열체를 수용하기 위한 크기의 페어링에 대해 동일한 유동 조건 하에서 가능한 최소 프로파일 항력보다 더 큰 프로파일 항력을 발생시키는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 항공기 윙.