KR950013360B1 - 헬리콥터의 로터플렉스비임 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

헬리콥터의 로터플렉스비임

제 1 도는 본 발명에 의한 플렉스비임과 헬리콥터의 로터블레이드간의 연결상태를 도시하는 부분절개 사시도.

제 2 도는 본 발명에 의한 플렉스비임의 평면도.

제 3 도는 본 발명에 의한 플렉스비임의 측면도.

제 4 도는 제 2 도의 4-4선 단면도.

제 5 도는 제 2 도의 5-5선 단면도.

제 6 도는 제 2 도의 6-6선 단면도.

제 7 도는 제 2 도의 7-7선 단면도.

제 8 도는 제 2 도의 8-8선 단면도.

제 9 도는 제 2 도의 9-9선 단면도.

제 10 도는 본 발명의 플렉스비임으로서 사용되는 C자형 단면형상을 가진 비임(이하, "C형비임"으로 약칭함)의 높이, 폭 및 두께를 도해적으로 나타내는 그래프.

제 11 도는 본 발명의 플렉스비임으로서 사용되는 C형비임의 전단중심 및 중립축의 궤적과 C형비임간의 간격을 도해적으로 나타내는 그래프.

제 12 도는 C형비임의 비평면방향강성을 나타내는 그래프.

제 13 도는 C형비임의 비평면방향강성을 나타내는 그래프.

제 14 도는 C형비임의 제조방법을 도시하는사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 로터블레이드 10 : 에어포일면

20 : 플렉스비임 25 : C형비임

30 : 합성발포재 35 : 피치변환축

40 : 고형단부 45 : 관통보울트

47 : 블록 50 : 플랜지.

본 발명은 헬리콥터의 로터에 관한 것으로, 특히 플렉스비임에 관한 것이다.

헬리콥터의 로터플렉스비임이라 함은 헬리콥터의 로터블레이드를 로터구동축의 단부에 부착된 허브에 연결하는 부재를 말한다. 베어링레스(bearingless)로터에 채용되고 있는 최근의 플렉스비임은, 로터블레이드와 허브를 연결하는 기능이외에도, 플렉스비임의 어느정도의 굽힘변형에 의해서 로터블레이트의 작동변위를 조절할 수 있도록 되어 있으므로 힌지 등과 같은 가요성이임을 사용할 필요가 없다. 따라서, 이러한 플렉스비임은 블레이드의 회전에 따른 평면방향(꼬리방향)변위뿐만 아니라 비평면방향(평탄면방향)변위도 조절할 수 있어야 한다. 또한, 플렉스비임은 피치변환작동기의 출력으로부터 상기 플렉스비임에 적용되는 피치변환변위를 블레이드에 대한 최소한 모멘트로 비틀림으로 전달할 수 있도록 충분한 비틀림의 유연성을 가져야 한다. 그러나, 플렉스비임의 구조적 안정성을 희생시키면서까지 평면방향, 비평면방향 및 비틀림방향 유연성을 확보하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 플렉스비임은 평면방향, 비평면방향 및 비틀림방향의 심한 동적하중 뿐만 아니라 로터블레이드에 의해 가해지는 비평면방향의 정적하중에도 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가져야 한다. 더구나, 플렉스비임에서 평면방향 및 비평면방향의 플렉스비임의 진동이 서로 중첩되어서 자발성 공진현상이 발생하는 것을 방지해야 한다. 플렉스비임은 중량의 경감, 공기역학적 항력의 저감 및 레이더신호에의 노출방지를 위하여 가능하면 길이를 짧게해야하고, 가능한 경제적인 방법으로 제조할 수 있어야 하며, 또 구조적 안정성의 향상 및 작동 수명의 연장을 위하여 응력집중을 최소화할 수 있는 방법으로 제조할 수 있어야 한다.

베어링레스 헬리콥터 로터용 플렉스비임은 이 기술분야에서 알려져 있으나, 일반적으로 이러한 종래 플렉스비임은 몇가지점에서 불리한 것으로 판명되었다. 예를들면, 종래의 플렉스비임중 어떤 것은 피치변환축을 그 중앙으로 동일평면상에 수용할 수 없었고, 최적의 콤팩트화, 순응할 수 있는 형상 및 피치변환작동기로부터의 기계적출력의 최대한의 효과적인 이용에 필요한 배치구조를 취하는 것이 곤란하였다. 또한, 종래의 플렉스비임은 블레이드의 프리래그(prelag) 또는 프리콘(precone)을 용이하게 행할 수 있는 방법으로 헬리콥터의 로터블레이드를 취부하기가 곤란할 결점이 있었다. 더욱이, 종래의 각종 플렉스비임은 효과적인 방법으로 블레이드의 정적편의(偏倚)를 충분히 규제할 수 없었으므로 경우에 따라서는 피치변환축을 편의방지수단으로 사용하지 않을 수 없고, 이렇게되면 피치변환축을 플렉스비임과 동일평면상에 배치할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 유연성 및 구조적 안정성이 우수하고 염가로 제조할 수 있는 헬리콥터의 로터플렉스비임을 제공하는데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 강도가 뛰어나고 평면방향 및 비평면방향 길동의 중첩을 방지하여 자발성 공진현상을 억제할 수 있는 헬리콥터의 로터플렉스비임을 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전장에 걸쳐서 분포되는 비틀림강성이 우수하고, 응력집중을 극소화하여 구조적 안정성을 향상시킬 수 있고, 피치변환축을 동일평면상에 배치하므로써 소형 경량화를 도모할 수 있는 헬리콥터의 로터플렉스비임을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소망하는 블레이드 프리래그 및 프리콘을 용이하게 행할 수 있는 방식으로 블레이드가 취부되는 헬리콥터의 로터플렉스비임을 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소망하는 블레이드의 편의를 저감할 수 있도록 대응 블레이드의 정적 지지력이 향상되고 중립축 및 전단중심의 배치를 최적화한 헬리콥터의 로터플렉스비임을 제공하는데에 있다.

본 발명의 이와 같은 및 기타의 목적은 바깥쪽으로 개방된 C자형 단면형상의 일반적으로 평행하게 공간이 형성된 한쌍의 비임과, 방사상으로 내측 및 외측지역을 가지는 C자형 단면형상으로된 각 비임과, 비평면방향에 있어서 플렉스비임에 대해 상기 외측지역보다 유연한 내측지역과, 평면 및 비틀림방향에 있어서 플렉스비임에 대해 상기 내측지역보다 유연한 외측지역을 포함하고 있는 플렉스비임에 의해서 달성된다.

플렉스비임의 유연성에 대한 다양한 형태의 이같은 분리는 C형비임의 신규한 기하학적형상에 의해서 달성될 수 있는 것이며 각 비임은 대략 수직이며 연장된 웨브를 포함하고 있고, 상기 웨브는 상기 웨브의 평면에 대해 대략 수직인 평면을 상기 웨브의 가장자리로부터 연장되어 있는 대략 평행하며 긴 한쌍의 플랜지를 가지고 있다. 일반적으로 웨브의 높이는 각 비임의 내측단부로부터 반경방향 외측으로 갈수록 급격히 감소하다가, 비평면방향으로 유연성을 가지는 반경방향의 내측지역에서 최소로 된다. 또, 웨브의 높이는 반경방향 내측지역부터 방사상 외부방향으로 점차적으로 증가하여 블레이드의 정적편의를 감소시키기위해 방사상의 외측(평면 및 비틀림방향으로 유연성을 주는)지역에서 비평면방향의 강성을 향상시킨다.

플랜지두께는 블레이드와 허브에 대한 플렉스비임 고정부위에서 작용하는 하중에 견딜 수 있도록 C형비임의 내측단부 및 외측단부에서 최대로 된다. 웨브와 플랜지의 두께는 C형비임의 반경방향 외측지역에서 최소가 되므로 이곳에서는 비틀림방향 및 평면방향의 유연성이 증가하는 반면, 비임의 폭은 비임의 내측단부에서 최대치이였다가 반경방향 외측으로 갈수로 점차 감소하여 비임의 방사상의 외측지역 및 외측단부에서 최소가 되어 비임의 평면방향의 유연성이 증가한다. 이상에서는 한쌍의 C형비임의 대략 평행하게 배치되는 것으로 설명하였으나, 비임의 웨브의 기하학적 현상은 그 중앙부에서 최대의 간격을 유지하도록 하여 플렉스비임이 블레이드의 평면방향변위를 수용할 때 굽힘변형을 일으키더라도 비임사이에서 피치변환축을 동일평면상에 수용할 수 있다.

C형비임의 내측단부 및 외측단부는 플렉스비임을 헬리콥터의 허브 및 대응 블레이드에 각각 고정하기 위한 고정구를 수용하는 한쌍의 블록과 결합된다. 외측단부에서 비임을 결합하는 블록과 그 관련된 고정구는 헬리콥터에 장착되는 블레이드의 소형화를 위할뿐 아니라 소망하는 각도로 블레이드를 프리콘닝하기위해 피봇팅한 블레이드를 수용한다. 내측단부에서 비임을 결합하는 블록과 그 관련된 고정구는 플렉스비임 및 블레이드가 수평면에 있는 허브의 부착부로부터 각 운동할 수 있도록 허용하고 있으며, 이에따라 상기 블레이드는 어떠한 각도로 소망하는 프리래그 할 수 있도록 제공되어 있다.

본 발명의 플렉스비임에 의하면, 굽힘모멘트 및 전단응력에 효과적으로 대처할 수 있고, 비평면방향의 유연성이 있는 지역의 방사상의 내측위치에 의해서 정적편의를 최소화할 수 있다. 이와 같이 정적편의가 최소화가 되면 부가적인 편의방지구는 불필요하다. 또한, 편의방지를 위하여 플렉스비임에 대해 피치변환축을 각 변형시킬 필요가 없으며 따라서 피치변환축을 플렉스비임과 동일평면성에 배치하여 장치의 소형화, 항력의 저감, 유연한 외평 및 피치래그의 최소화를 도모할 수 있다. 또한, C형비임의 웨브 및 플랜지의 기하학적 형상은 블레이드 피치를 조절하는 데 있어 비틀림 하중이 비임의 전단중심의 궤적부근에 적용되기 때문에 굽힘력 및 인장력으로 인한 축방향 변형을 감소시킬 수 있다. 꼬리방향으로의 국부적인 굽힘변형은 취부된 블레이드의 중립축과 대략 평행한 상기의 평행하고 이격되어지며 상대적으로 직선형으로된 비임의 중립축들로 인하여 최소화된다. 플렉스비임을 평면방향으로 유연성을 가지는 부분과 비평면방향으로 유연성을 가지는 부분으로 구분하면, 평면방향과 비평면방향의 자연진동수를 서로 분리할 수 있을 뿐만 아니라 로터회전의 동작상의 진동수(현저히 보다낮은)로부터 분리할 수 있으므로, 동작조건하에서 과도한 진동의 방향에 대한 위험을 감소시킬 수 있다. 플렉스비임은 최근의 합성기술에 의하여 다수의 응력집중을 최소화하는 방법으로 용이하게 제조할 수 있다. 플렉스비임은 미리 선정된 로터피치에 맞춰서 미리 비틀어 놓거나(pretwisted) 또는 비틀지 않는(untwisted)상태로 제조할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제 1 도에 있어서, 에어포일면(10)을 가지는 헬리콥터의 로터블레이드(5)는 외측으로 개방된 C형단면을 가지는 대략 평행하게 이격배치된 한쌍의 제 1 및 제 2 비임(25)을 포함하고 있는 플렉스비임(20)에 부착된다. 상기 블레이드는 속이 빈것일 수도 있고 또는 공지의 각종 합성발포재(30)등과 같은 어떤 적합한 충전재로 채워질 수 있다. C형비임(25)사이에는 이들과 대략 동일한 평면상에 피치변환축(35)이 배치되고, 상기 피치변환축(35)의 고형단부(40)는 관통보울트(45)에 의해 C형비임의 단부에 부착된다. 피치변환축과 플렉스비임의 소조립체는 에어포일면(10)내부의 블레이드 스파(도시하지 않음)에 공지의 방법으로 고정된 블록(47)내에 수용된다. 상기 소조립체는 공기역학적 표면(10)의 내측단부에서 플랜지(50)에 부착된 유선형 구조물(도시하지 않음)로 덮을 수도 있다.

이 기술분야에서 종사하는 사람에 의해서 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 피치변환작동기(도시하지 않음)의 출력이 피치변환축(35)에 인가되면, 상기 피치변환축은 그 종축을 중심으로 비틀려서 블레이드(5)의 피치(받음각)를 조정한다. 상기에서 설명한 바와 같이 또한, 상기 블레이드(5)는 그것이 설치된 헬리콥터의 정상 작동중 평면방향 및 그 비평면방향으로 변위를 일으키게 된다. 그런데, 플렉스비임(20)의 내측단부는 헬리콥터의 허브(도시하지 않음)에 견고히 고정되어 있으므로 상술한 바와 같은 블레이드의 평면방향 및 비평면방향 변위는 플렉스비임(20)에 의해서 수용된다.

제 2 도 내지 제 9 도에 있어서 플렉스비임(20)은, 상술한 바와 같이 외측으로 개방된 C형단면(25)을 가지는 거의 평행하게 이격배치된 대략 동일한 형상의 한쌍의 비임으로 구성되며, 그 외측단부는 블록(47)에 고정되고 그 내측단부는 블록(55)에 고정된다. 블록(55)의 적당개소에는 플렉스비임의 중간 평면과 수직하게 구멍(66)이 천공되고, 이 구멍에는 보울트 등과 같은 고정수단을 끼워서 클레비스형 이음매(도시하지 않음)로 플렉스비임을 헬리콥터의 로터허브에 취부한다. 이와 마찬가지로, 블록(47)의 적당개소에는 플렉스비임의 중간평면과 평행하게 구멍(65) 천공하여 관통보울트(45)를 조립한다.

각각의 C형비임은 대략수직형의 긴 웨브(70)와, 이 웨브의 양단에서 연장되고 상기 웨브에 대하여 수직한 평면으로 배치되어 대략 평행하게 연장된 한쌍의 플랜지(75)를 포함하고 있다. 블록(55)내에 위치한 비임(25)의 단부는 플랜지(75)의 내측단부 사이에서 고정된 필릿(77)의 수단에 의해서 고형화된다.

제 2 도 내지 제 9 도에 부가하여, 제 10 도에는 C형비임 상대적인 높이 및 폭뿐아니라 플랜지의 두께가 도시되어 있다. 제 10도는 비임의 경간을 따라 측정한 비임의 높이(웨브높이), 폭 및 전형적인 비임의 플랜지두께를 도해적으로 나타내는 그래프이다. 웨브의 높이는 제 4 도 내지 제 9 도와 제 10 도의 곡선(80)으로 나타낸 바와 같이, 내측단부로부터 반경방향 외측으로 갈수록 점차 감소하다가 비임경간의 약 20% 지점에서 최소가 된다. 또한 상기 웨브의 높이는 상기 최소지점으로부터 비임경간의 대략 40% 지점까지는 일정하고, 상기 경간의 40% 지점에서 약 80%지점까지는 대략 선형으로 증가한다.

이 지점으로부터 웨브의 높이는 급격히 증가하여 최대치로 되고, 이 최대 높이점으로부터 블럭(47)에 고정된 비임의 외측단부까지 거의 일정하다.

플랜지의 폭은 제 10 도에서 곡선(83)으로 나타낸 바와 같은 비임의 내측단부로부터 비임경간의 약 40% 지점까지는 급격히 감소하고, 이 지점으로부터 비임경간의 약 75% 지점까지는 다소 선형적으로 감소한다. 이 지점으로부터 블록(47)에 고정된 비임의 외측단부까지는 일정한 폭으로 되어 있다.

플랜지의 두께는, 제 10 도에서 곡선(87)로 나타낸 바와 같이, 비임의 내측단부로부터 반경방향 외측을 향하여 비임경간의 약 40% 지점까지는 급격히 감소한다. 이 지점으로부터 비임경간의 약 60% 지점까지는 보다 다소 선형율로 감소하고, 상기 비임경간의 약 60% 지점으로부터 외측단부까지는 급격히 증가하여 블록(47)에 고정된 비임의 외측단부에서는 최대치로 된다.

상술한 바와 같이, 한쌍의 C형비임(25)은 대략 평행하게 상호 배치되어 있다. 제 11 도에 있어서 곡선(95)은 헬리콥터의 피치축(피치변환축(35)의 종축)으로부터 각 비임까지의 간격을 그래프로 나타내고 있다. 곡선(95)로부터 명백한 바와 같이, 비임간역은 내측단부로부터 점차 증가하여 경간의 약 25% 지점에서 최대치에 도달한다. 이러한 최대치는 반경방향 외측으로 경간의 약 75% 지점까지 상대적으로 일정하게 유지된다. 이 지점으로부터 비임의 외측단부까지는 비임의 간격이 약간 감소한다.

상수한 비임의 기하학적 현상은 제 11 도에서 곡선(100)으로 그래프적으로 도시된 것과 같은 중립축(비임도심의 궤적)을 설정하게 된다. 곡선(100)으로부터 명백한 바와 같이, 각 비임의 중립축은 피치변환축으로부터의 셋트된 거리가 오직 약간 변화하므로, 양 비임의 중립축은 상대적으로 직선적이고, 반경방향외측을 향해 서로 평행하며, 대응하는 블레이드의 중립축도 서로 평행하다. 전단중심에 대해서, 제 11 도의 곡선(105)로 나타낸 바와 같이 전단중심과 피치축간의 간격은 비임의 내측단부로부터 비임경간의 약 20% 지점까지는 반경방향외측을 향하여 증가한다. 피치변환축으로부터 전단중심의 간격은 상대적으로 일정하게 유지되며 그리고 비임경간의 약 85% 지점까지는 반경방향 외측방향을 향하여 상대적으로 낮은 수치로 유지된다. 이 지점으로부터 비임의 외측단부까지는 전단중심과 피치축간의 간격이 증가한다.

제 12 도 및 제 13 도는 각 비임(25)의 비평면방향 및 평면방향강성을 도시하는 그래프이다. 제 12 도를 참조하면, 미평면방향강성이 각 비임의 내측단부로부터 급격히 감소하여 비임경간의 약 50% 지점에서 최소치가 되는 것을 알 수 있다. 그렇지만 비임경간의 약 25% 지점으로부터 약 75% 지점까지의 비평면방향강성은 매우 낮다. 비평면방향상성은 상기 최소치로부터 비임경간의 약 80% 지점까지 증가한 다음, 이 지점에서부터 블록(47)에 비임의 부착 위치까지는 상대적으로 일정하게 유지된다. 평면방향강성에 대해서, 제 13 도로부터 명백한 바와 같이, 비임의 평면방향강성은 반경방향 외측으로 비임경간의 약 60% 지점까지 급격히 감소한다. 평면방향의 강성은 비임경간의 바깥쪽 50%에서 대략 최소치고 유지된다. 그렇지만 비임경간의 약 25% 지점으로부터 비임 외측단부까지는 평면방향강성이 아주 낮다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 비임의 기하학적 형상과 평면방향 및 비평면방향의 정적강성은 비임에서 동적인 상태(블레이드의 회전)하에서 내측지역(A)와 외측지역(B)을 규정할 수 있다(도면 제 3 도 참조), 내측지역(A)은 외측지역(B)에 비하여 비평면방향에서 보다 유연성이 있다. 한편 외측지역(B)은 내측지역(A)에 비하여 평면방향 및 비틀림방향에서 보다 유연성이 있다.

따라서, 블레이드의 비평면방향 변위는 내측지역(A)에서 굽힘변형하는 플렉스비임에 의해서 수용되고, 한편 블레이드의 평면방향 변위 및 피치조정에 따른 비틀림방향 변위는 외측지역(B)에서 굽힘변형 및 비틀림변형하는 플렉스비임에 의하여 수용된다. 평면방향 및 비평변방향의 유연성이 우수한 플렉스비임의 내, 외측지역은 서로 구분될 수 있으므로, 상기 플렉스비임은 평면방향 및 비평면방향의 공진자연진동수가 서로 충분히 분리되어 양쪽다 로터 회전당 1보다 작게하도록 "조율"하는 것이 가능하다. 이렇게하면, 평면방향 및 비평면방향의 자연진동수가 로터 회전진동수 스펙트럼의 반대측면들에서 발생하도록 하는 로터에 있어서 로터의 고유진동수로부터, 강제반향진동을 현저히 감소시킬 수 있다.

플렉스비임상의 내측지역에서 비평면방향의 향상된 유연성의 지역을 설정함으로써 상기 플렉스비임의 외측지역 정적인 블레이트 하중하에서 상대적으로 직선적으로 유지되며, 플렉스비임의 부가적인 하향곡률을 최소화할 수 있기 때문에 정적편의가 최소화될 수 있으므로, 그 결과 블레이드 선단의 편의 감소시킬 수 있다. 정적편의는 그 곡률에 따른 플렉스비임의 고유저항에 의해서 최소화되기 때문에, 피치변환축은 종래기술에 있어서와 같이 편의지지를 제공하는 것이 요구되지 않으며, 따라서 플렉스비임의 평면내에서 배치될 수 있게 된다. 이러한 배치는 플렉스비임의 적합한 패키지화를 가능케할 수 있는 한 피치래그 커플링을 최소화하여 결과적으로 공기역학적 항력을 작게할 수 있고 레이더 포착면을 감소시킬 수 있다. 따라서, 블레이드 피치의 조정은 피치변환축에 최소한의 비틀림력을 인가하여 행할 수 있다. 내측지역(A)을 플렉스비임의 내측단부로부터 약간 바깥쪽에 위치시키면, 상기 내측단부는 플랜지의 단부사이에 배치된 필릿으로 인하여 뛰어난 강성을 발휘하게 되고, 그 결과 플레스비임은 굽힘모멘트 및 전단응력을 효과적으로 지탱할 수 있을 뿐만 아니라 블레이드의 착탈자재를 위한 떼어낼 수 있는 블레이드 취부구를 수용할 수 있게 된다.

내측지역(A) 바깥쪽에 외측지역(B)을 배치하면 플렉스비임의 반경방향 내측부에서 중립축간의 간격을 최대로 할 수 있으므로 평면방향에서 상기 내측부의 강성이 그 부분에 작용하는 굽힙모멘트 및 전단응력을 지탱할 수 있게 된다. 피치변환축에 대해 전단중심의 궤적을 근접시키면, 이 지역에서 비임의 플랜지두께를 최소화함으로써 주어진 블레이드 피치 셋팅을 달성하기위해 필요한 토오크 입력조건을 최소화할 수 있다.

플렉스비임의 평면방향으로의 유연성부분이 외측지역(B)에 위치하고 있기 때문에 약간의 축방향변형을 동반하는 비틀림변형의 발생시 비임의 전단중심과 피치축의 약간의 불일치로 인한 굽힌변형의 수용이 향상된다. 각각의 C형비임의 이격배치함에 대해서, 비임중간부를 따라 웨브간격을 최대로 설정하면 플렉스비임의 평면방향으로 상당한 굽힘변형에도 불구하고 피치변환축을 평면방향으로 수용할 수 있다. 더욱이, C형 비임이 간격을 두고 배치되면 그 중립축도 간격을 가지게 되므로, 국부적인 평면방향 굽힘변형은 특히 중립축의 간격이 최대로 되는 플렉스비임의 반경반향 내측지역에서 최소로 된다.

본 발명의 플렉스비임은 대응 블레이드와 로터허브에 부착된다. 구멍(60)과 블록(55)은 클레비스연결에의해 헬리콥터의 로터호브상에서 용이하게 결합될 수 있고, 블레이드 리이드 또는 래그의 어떤 소망하는 각도를 수용할 수 있도록 설치될 수 있다. 블록(47)의 내에 C형비임의 고정은 각 비임의 중립축을 블록에 대한 고정부와 일직선상에 배치하여 모멘트 하중을 최적으로 지탱할 수 있도록 한다. 이와 마찬가지로, 플랙수비임 그 자체에 대해 동일한 평면방향으로 연장하여 블록(47)에 있는 구멍(65)은 블레이드와 관련한 드래그 및 레이더 포착가능성을 최소할 수 있다. C형비임의 외축단부의 고정은 그 외측단부에서 중립축을 블록(47)에 대한 고정부와 일직선상에 배치하여 모멘트하중의 반력을 향상시키도록 한다. 상술한 구멍(65)은 블레이드를 플렉스비임에 대하여 블레이드의 어떤 소망하는 각도로 배향(프리콘닝)할 수 있도록 배치해도 된다.

본 발명의 플렉스비임은 공지의 기술에 의하여 염가로 편리하게 제조할 수 있다. C형비임과 블록(47)(55) 및 필렛(77)은 소망하는 유연성, 강성 및 경량성을 얻기 위해 공지의 각종 합성재로부터 제조된다. 따라서, 붕소파이버, 알루미늄 파이버, 흑연파이버 등과 같은 합성물에 사용되는 각종 파이버(fibers) 또는 공지의 각종 합성유리가 사용될 수 있고, 마찬가지로 에폭시수지 등과 같은 공지의 각종 결합제나 또는 기타 금속계 또는 비금속계 결합제가 사용될 수 있다.

제 14 도를 참조하면, C형비임은 경화되지 않은 또는 부분적으로 경화된 결합제에 배치된 파이버(11)를 숫성형틀(115)상에서 적층시켜서 제조한다. 웨브 및/또는 플랜지를 소망하는 기울기로 성형하기 위해서는, 합성재료의 다트(darts)(120)에 의해서 채워지는 공간을 형성하여 같은 방법으로 연속되는 길이의 섬유를 적층함으로써, 비임의 해당부분에서 폭을 넓힐 수 있는 것이다. 상기 다트는 응력이 최소가 되는 합성비임의 중립벤딩축에 가능한한 근접시키는 것이 바람직하다. 상기 다트(12)에 의해서 채워진 부분이외의 비임의 부분에서 연속된 파이버의 성형은 정상적으로 응력이 최대가 되는 비임의 자유단에서 파이버의 끝단이 요구되는 이유로 인한 응력집중을 감소시키게 된다. 이같은 방법에 있어서 다트의 사용은 역시 C형비임의 경사부를 성형하는데 용이성을 향상시키게 된다.

이상에서는 본 발명에 의한 플렉스비임의 특정실시예에 관하여 설명하였으나, 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서는 다양하게 변경할 수 있다. 즉, 본 발명의 범위를 유지하는데 있어 플랙스비임의 정확한 기하학적 형상에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 플렉스비임의 다양한 부분의 상대적인 강성을 변화시켜도 된다. 또한, 상술한 바에 의하면 플렉스비임은 블레이드 스파(spar)에 착탈가능하게 부착하는 요소로서, 설명하였으나, 상기 블레이드 스파와 플렉스비임을 일체로 성형할 수도 있다. 따라서, 다음에 기재한 특허청구의 범위는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 플렉스비임에 대한 모든 변경 및/또는 개량을 포함하게 된다.

Claims (16)

1. 헬리콥터의 모터블레이드를 허브에 설치하기 위한 비평면방향, 평면방향 및 비틀림 향상된 유연성이 있는 플렉스비임에 있어서, 대략 평행하며 동일평면상에 배치된 피치변환축을 사이에서 수용하기에 적합한 대략 평행하고 이격되어 있는 제 1 및 제 2 비임과, 내측단부, 외측단부 및 양단부사이에서 배치된 인접한 내측 및 외측지역을 포함하고 있는 상기 각각의 C형비임과, 동적작용상태하에서, 비평면방향 형태를 진동에 있어서 상기 내측지역이 상기 외측지역보다 유연성이 있도록 하는 제 1 의 기하학적 형상으로 이루어진 상기 내측지역과, 동적작용상태하에서, 평면방향 및 비틀림형태의 진동에 있어서 상기 외측지역이 상기 내측지역보다 유연성이 있도록 하는 제 2 의 기하학적 형상으로 이루어진 상기 외측지역을 구비하고 상기 평면 및 비평면방향의 형태에 있어서 상기 플렉스비임의 진동의 자연진동수는 로터회전의 진동수의 범위보다 낮은데서 서로 분리될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 비임은 외측으로 개방된 C형단면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 C형비임은 상기 플렉스비임의 굽힘변형에 관계없이 상기 피치변환축을 수용할 수 있도록 그 중앙부를 따라 최대로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 C형비임은 대략 수직형인 긴 웨브와, 이 웨브의 양측 가장자리로부터 연장하여 상기 웨브에 대략 수직한 평면으로 배치된 대략 평행하며 긴 한쌍의 플랜지를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨브는 상기 비평면방향의 유연성을 향상시키기 위해서 상기 플렉스비임의 상기 반경방향의 내측지역에서 최소의 높이로 되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 웨브의 높이는 상기 플렉스비임의 상기 방사상내측 및 외측지역을 연속적으로 따라 방사상의 외측방향으로 대체로 증가하는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 평면방향의 유연성을 향상시키기 위해서 상기 플렉스비임의 상기 방사상의 외측지역에서 최소의 폭이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 플랜지의 폭은 상기 플렉스비임의 상기 방사상의 내측 및 외측지역을 연속적으로 따라 방사상의 외측방향으로 대체로 감소하는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 비틀림의 유연성을 향상시키기 위해서 상기 플렉스비임의 상기 방사상의 외측지역에서 그 두께가 감소되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 플랜지의 두께는 상기 플렉스비임의 상기 방사상의 내측 및 외측지역을 따라 방사상의 외측방향으로 감소하고, 상기 플렉스비임의 상기 방사상의 외측지역의 중간부분에서 최소가 되며, 상기 방사상의 외측지역의 상기 중간부분에서 방사상의 외측방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 각 C형비임의 내측단부 및 외측단부는 상기 허브 및 블레이드와 각각 접속되는 위치를 제공하는 한쌍의 블록에 의해서 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
12. 제 11 항에 있어서, 외측단부에서 상기 각 C형비임을 서로 연결하는 상기 블록은 상기 로터블레이드가 프리콘닝 및 콤팩트화를 위해서 수직방향으로 선회하는 것을 허용할 수 있는 방식으로 상기 로터블레이드를 상기 플렉스비임에 부착하기 위한 고정구를 수용하기에 적합하게 된 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 내측단부에서 상기 C형비임을 서로 연결하는 상기 블록은 상기 플렉스비임과 상기 로터블레이드가 상기 허브에 대해 상기 로터블레이드의 리이드 및 래그를 조절하기 위해서 수평방향으로 선회하는 것을 허용할 수 있는 방식으로 상기 플렉스비임을 상기 허브에 부착하기 위한 고정구를 수용하기에 적합하게 된 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 플렉스비임은 합성재로 성형된 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 합성재는 결합제를 사용하여 결합한 다수의 파이버로 이루어지고, 상기 파이버는 상기 이격비임의 양측 자유단을 따라 연속적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉스비임.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 이격비임은 테이퍼져 있고, 연속된 필라멘트, 합성재의 가닥내에 테이퍼진 합성재 다트의 배치에 의해서 성형되는 것을 특징으로 하는 플렉스비임.

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