WO2013108999A1 - 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체 - Google Patents

카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체 Download PDF

Info

Publication number
WO2013108999A1
WO2013108999A1 PCT/KR2012/011437 KR2012011437W WO2013108999A1 WO 2013108999 A1 WO2013108999 A1 WO 2013108999A1 KR 2012011437 W KR2012011437 W KR 2012011437W WO 2013108999 A1 WO2013108999 A1 WO 2013108999A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuselage
canard
wing
air supply
aircraft
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/011437
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성홍계
성명훈
홍지석
Original Assignee
한국항공대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공대학교산학협력단 filed Critical 한국항공대학교산학협력단
Publication of WO2013108999A1 publication Critical patent/WO2013108999A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/12—Canard-type aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/0009—Aerodynamic aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C5/00—Stabilising surfaces
    • B64C5/08—Stabilising surfaces mounted on, or supported by, wings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0045—Fuselages characterised by special shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/10—All-wing aircraft
    • B64C2039/105—All-wing aircraft of blended wing body type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

Definitions

  • the present invention relates to a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard, and more particularly, a canard is installed above the fuselage to secure the internal space of the fuselage and to allow outside air to flow into the fuselage during the flight.
  • the present invention relates to a wing fuselage coupled vehicle having a canard capable of efficiently cooling a flying power source installed therein.
  • a blended wing body vehicle refers to a wing fuselage coupled aircraft in which the main wing and the flying fuselage are integrated, and an example of such a prior art is disclosed in US Patent 7,854,409.
  • 1 and 2 are a plan view and a side view showing a wing fuselage coupled vehicle according to the prior art.
  • the BWB aircraft has a structure in which the main wings are integrally provided in the fuselage, and a canard 90 is provided in front of the fuselage to increase the lift of the aircraft.
  • Reference numeral 34 denotes the main wing tip
  • reference numeral 38 is the main wing top surface
  • reference numeral 40 is the main wing bottom surface
  • reference numeral 42 is the outer wing
  • reference numeral 92 is the tip of the canard
  • reference numeral 94 is the canard end.
  • this canard 90 is not specifically illustrated in the relevant figures, but is provided to penetrate the fuselage while traversing the fuselage in the width direction to prevent bending easily during flight. That is, some areas of the canard 90 may be disposed in the front inner space of the fuselage, and thus, the front inner space of the fuselage may be narrowed by the canard 90 and a separate internal structure. In this case, a disadvantage arises in that it is not easy to install a separate device in the inner space of the front side of the fuselage.
  • Patent Document 1 US Registered Patent 7,854,409 (December 21, 2010 registration)
  • An object of the present invention is to provide a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard that can secure space inside the fuselage and increase space utilization by installing the canard in a form that does not penetrate the fuselage.
  • the wing fuselage coupled aircraft having a canard to cool the flight power source installed in the fuselage or to supply oxygen into the fuselage to allow the outside air to flow into the fuselage during the flight of the aircraft.
  • the object is composed of a main wing and the fuselage integrally, a wing fuselage coupled aircraft having a canard, the canard is provided spaced apart from the upper surface of the front region of the fuselage in an upward direction, between the canard and the fuselage A wing fuselage coupled vehicle with canads provided with connections is achieved.
  • the connecting portion is formed in a pair spaced apart from each other in the width direction of the body, between the pair of connecting portion may be provided with an air supply structure for supplying outside air into the body.
  • an external air supply hole is formed as a part of the air supply structure to allow communication between the outside and the fuselage internal space, cooling of a flight power source provided inside the fuselage, And outside air may be introduced into the fuselage through the outside air supply hole so as to control the flow separation generated when the vehicle is at an elevation angle.
  • a hydrogen fuel cell system may be mounted as a flight power source.
  • a motor and a propeller for imparting thrust to the fuselage may be mounted.
  • a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard according to an embodiment of the present invention has the following effects.
  • the outside air can be introduced into the space inside the fuselage through the outside air supply hole during the flight of the aircraft, thereby efficiently cooling the hydrogen fuel cell system installed inside the fuselage. Not only can it facilitate the oxygen supply into the fuselage.
  • the outside air can flow into the fuselage space through the outside air supply hole during the flight of the aircraft, thereby controlling the flow separation that can appear when the aircraft is at the high angle (ATTACK), thereby facilitating stable lift generation even at the elevation. have.
  • FIG. 1 is a plan view showing a wing fuselage coupled vehicle according to the prior art.
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1.
  • FIG 3 is a perspective view showing a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view showing the pressure distribution of the peripheral area during the flight of the wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a wing fuselage coupled vehicle having a canard according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a side view of FIG. 3
  • FIG. 5 is a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard according to an embodiment of the present invention. Is a diagram showing the pressure distribution in the peripheral region during flight.
  • a wing fuselage coupled vehicle equipped with a canard is a conventional wing fuselage coupled aircraft (Blended Wing Body Aircraft, BWB aircraft). ) Is equipped with a canard, to increase the lift-to-drag ratio of the aircraft to allow the aircraft to fly more stably.
  • BWB aircraft Blended Wing Body Aircraft
  • the present embodiment not only increases the high lift ratio, which is the advantage of the BWB structure, but also minimizes the disadvantage of the up and down pitching momentum that is relatively disadvantageous, in particular, the down force during the rising maneuver. ) To prevent the occurrence of the phenomenon has the advantage of ensuring fast maneuverability.
  • the vehicle according to the present embodiment is a wing fuselage coupled vehicle in which the main blade 100 and the fuselage 110 are integrally formed, and is upward from the upper surface of the front region of the fuselage 110.
  • the canad 120 is provided to be spaced apart in the direction, and the connecting portion 130 for connecting the canard 120 and the body 110.
  • the canard 120 is not provided to penetrate the fuselage 110 on the left and right sides of the fuselage 110 as in the prior art, and is separately provided to be spaced apart from the upper upper surface of the fuselage 110 upwards. That is, since it does not penetrate the fuselage 110, it has the advantage of improving the space utilization by increasing the internal space of the fuselage 110 even in a small size of the aircraft.
  • the canard 120 is connected to the upper surface of the body 110 via the connecting portion 130, the connecting portion 130 is provided in a pair to be spaced apart from each other in the width direction of the body 110.
  • the fuselage 110 is designed in a semi-monocoque structure, but can be manufactured using balsa wood and plywood for weight reduction.
  • the hydrogen fuel cell system 140 is mounted inside the fuselage 110 as a flight power source.
  • the hydrogen fuel cell system 140 requires more than a certain weight and volume, and becomes substantially applicable only when there is sufficient lifting force of a predetermined or more mounting space and a vehicle inside the fuselage 110.
  • the canard 120 is disposed above the fuselage 110 without penetrating the fuselage 110 to secure the internal space of the fuselage 110, and the canad 120 is used. The increase in lift force makes it possible to more easily apply the hydrogen fuel cell system 140.
  • a motor (not shown) and a propeller 150 for imparting thrust to the body 110 are mounted in the rear region of the body 110. That is, the vehicle according to the present embodiment obtains thrust in a pusher type by the rotation of the propeller 150, and the thrust loss can be minimized by placing the motor and the propeller 150 on the chord line of the vehicle. have.
  • winglets 160, winglets 160 are provided at both ends of the main wings.
  • the winglets 160 are intended to reduce induced drag occurring on the main wing 100 portion of the vehicle during flight, and relatively increase the lift of the vehicle to enable safe flight of the vehicle.
  • the area ratio of the canard 120 to the total area of the main wing 100 is applied to approximately 0.4, in this case it can bring a stable flight characteristics of the aircraft.
  • an air supply structure is provided between the fuselage 110 and the pair of connection portions 130 connecting the canad 120 to supply outside air into the fuselage 110.
  • an outer air supply hole 111 is formed on the upper surface of the fuselage 110 positioned between the pair of connecting portions 130 to communicate the interior space of the fuselage 110 with the outside as part of the air supply structure.
  • a relatively high pressure is formed in the region between the pair of connecting portions 130 located above the fuselage 110 during the flight of the aircraft according to the present embodiment.
  • the area between the pair of the connecting portion 130 during the flight of the aircraft has a similar characteristic to a kind of pocket (pocket) structure, and the pressure is increased while reducing the flow velocity of the air compared to the surrounding area.
  • FIG. 5 shows a pressure contour of the fuselage surface and the cross section of the fuselage in half, and the color information is as shown in the legend.
  • 0 is 101.325 kPa, the standard atmospheric pressure, and the color represents relative pressure.
  • the black line shown in the cross section is a streamline.
  • the iso-surface was marked at 40 KPa. As can be seen, the flow of the mammary gland flows without interference between the canard 120 and the fuselage 110, and the pressure shows a high pressure of 40 KPa between the canard 120 and the fuselage 110. Therefore, when the outside air supply hole 111 is located in the lower body 110 of the canard 120, a natural intake structure can be constructed by using the pressure difference.
  • the airflow passing between the pair of connecting portions 130 during the flight of the vehicle may be introduced into the fuselage 110 after being primarily introduced into the outside air supply hole 111 by the pressure difference.
  • the air introduced into the fuselage 110 may cool the flight power source provided in the fuselage 110, that is, the hydrogen fuel cell system 140.
  • the present embodiment may naturally increase the cooling efficiency of the hydrogen fuel cell system 140 to prevent overload of the hydrogen fuel cell system 140 by naturally cooling the hydrogen fuel cell system 140 during the flight of the vehicle, and additionally for additional cooling. Since a cooling structure is not required, space utilization inside the fuselage 110 may be further increased.
  • the present embodiment by allowing oxygen to be supplied to the outside air into the fuselage 110 to enable oxygen supply, for example, efficient oxygen supply to the pressurization device required when boarding the aviator and flight assistant inside the fuselage 110. You can make this possible.
  • the outside air can be introduced into the interior of the fuselage 110 through the outside air supply hole 111, thereby controlling the flow separation that may appear when the vehicle is at a high angle (ATTANGLE OF ATTACK)
  • This has the advantage of making it easy to generate a stable lift even at elevation.
  • the canard 120 is provided in a state where the connection part 130 is disposed on the upper side of the fuselage 110, thereby increasing the internal space of the fuselage 110 compared to the conventional one, thereby improving space utilization. You can.
  • the hydrogen fuel cell system 140 as a flight power source is naturally cooled and overloaded. It is possible to prevent abnormal operation and damage caused by.
  • Such a vehicle can be applied to military and civilian drones capable of low-speed gliding and high-speed flight, and can be sufficiently applied as a manned machine when the internal space of the fuselage 110 is formed to be larger than a predetermined amount.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체가 개시된다. 본 실시예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체는, 주 날개와 동체가 일체로 이루어지며, 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체로서, 상기 카나드는 상기 동체의 전방 영역의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 마련되며, 상기 카나드와 상기 동체 사이에는 연결부가 마련된 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 의하면, 동체를 측 방향으로 관통하지 않으면서 동체의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 카나드를 마련함으로써, 카나드 주변의 동체 내부 공간을 확보하여 공간 활용성을 증대시킬 수 있다.

Description

카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체
본 발명은, 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 카나드를 동체의 상측에 설치하여 동체의 내부 공간을 확보함과 더불어 비행시 외기가 동체 내부로 유입가능하도록 하여 동체 내부에 설치된 비행 동력원을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체에 관한 것이다.
일반적으로, Blended Wing Body 비행체라 함은 주 날개와 비행 동체가 일체로 이루어지는 날개 동체 결합 비행체를 말하며, 이러한 종래 기술의 일 예가 미국등록특허 7,854,409호에 개시되어 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 날개 동체 결합 비행체를 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 BWB 비행체는, 동체에 주 날개가 일체로 마련된 구조를 갖고 있으며, 동체의 전방에는 비행체의 양력을 증대시키기 위한 카나드(90)가 마련되어 있다. 미설명 도면부호 34는 주 날개 선단이고, 도면부호 38은 주 날개 상면이고, 도면부호 40은 주 날개 하면이며, 도면부호 42는 아우터(outer) 날개이고, 도면부호 92는 카나드 선단이고, 도면부호 94는 카나드 후단이다.
그러나, 이러한 카나드(90)는 관련 도면에 구체적으로 도시되어 있지는 않지만, 비행시 쉽게 벤딩되는 것을 방지하도록 동체를 폭 방향으로 가로지르면서 동체를 관통하도록 마련된다. 즉, 카나드(90)의 일부 영역은 동체의 전방 내부 공간 내에 배치될 수 밖에 없으며, 이에 따라 동체의 전방측 내부 공간은 카나드(90) 및 별도의 내부 구조물에 의해 협소할 수 밖에 없게 된다. 이러한 경우, 동체의 전방 측 내부 공간 내에 별도의 장치를 설치하는 것이 용이하지 않게 되는 단점이 발생한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌 1] 미국 등록특허 7,854,409호(2010.12.21 등록)
본 발명의 목적은, 동체를 관통하지 않는 형태로 카나드를 설치함으로써 동체의 내부 공간을 확보하여 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 비행체의 비행 과정 중 외기가 동체 내부로 유입 가능하도록 하여 동체 내부에 설치된 비행 동력원을 냉각시키거나 동체 내부로 산소를 공급 가능하도록 하는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기 목적은, 주 날개와 동체가 일체로 이루어지며, 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체로서, 상기 카나드는 상기 동체의 전방 영역의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 마련되며, 상기 카나드와 상기 동체 사이에는 연결부가 마련된 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 연결부는 상기 동체의 폭 방향으로 서로 이격되게 한 쌍으로 이루어지며, 상기 한 쌍의 연결부 사이에는 상기 동체 내부로 외기를 공급하기 위한 공기공급구조가 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 연결부 사이에 위치한 상기 동체의 상면에는, 상기 공기공급구조의 일부로서 외부와 상기 동체 내부 공간을 연통 가능하게 하는 외기 공급홀이 형성되며, 상기 동체 내부에 마련되는 비행 동력원의 냉각, 및 상기 비행체가 고각(HIGH ANGLE OF ATTACK)일 때 발생하는 흐름 박리를 제어 가능하도록, 외기가 상기 외기 공급홀을 통해 상기 동체 내부로 유입될 수 있다.
상기 동체 내부에는, 비행 동력원으로서 수소 연료 전지 시스템이 탑재될 수 있다.
상기 동체의 후방 영역에는, 상기 동체에 추력을 부여하기 위한 모터 및 프로펠러가 장착될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 동체를 측 방향으로 관통하지 않으면서 동체의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 카나드를 마련함으로써, 카나드 주변의 동체 내부 공간을 확보하여 공간 활용성을 증대시킬 수 있다.
둘째, 카나드 하측에 위치하는 동체의 상면에 외기 공급홀을 형성하여 비행체의 비행시 외기가 외기 공급홀을 통해 동체 내부 공간으로 유입 가능하도록 함으로써, 동체 내부에 설치된 수소 연료 전지 시스템을 효율적으로 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 동체 내부로의 산소 공급을 용이하게 할 수 있다.
셋째, 비행체의 비행시 외기가 외기 공급홀을 통해 동체 내부공간으로 유입 가능함으로써, 비행체가 고각(HIGH ANGLE OF ATTACK)일 때 나타날 수 있는 흐름박리를 제어하여 고각에서도 안정된 양력 발생을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 날개 동체 결합 비행체를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체의 비행중 주변 영역의 압력 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 측면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체의 비행중 주변 영역의 압력 분포를 나타내는 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체(이하, '비행체'라 한다)는, 통상적인 날개 동체 결합 비행체(Blended Wing Body Aircraft, BWB aircraft)에 카나드(canard)를 구비한 것으로서, 비행체의 양항비(lift-to-drag ratio)를 상승시켜 비행체가 좀 더 안정적으로 비행 가능하도록 하는 것이다.
부연하자면, 본 실시예는, BWB 구조의 비행체의 장점인 높은 양항비를 더욱 상승시킬 뿐만 아니라 상대적으로 단점인 상하 동요(pitching) 운동량 손실을 최소화할 수 있으며, 특히 상승 기동시 내리 누름(down force) 현상이 발생하는 것을 방지하여 신속한 기동성을 확보할 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 비행체는, 주 날개(100)와 동체(110)가 일체로 이루어지는 날개 동체 결합 비행체로서, 동체(110)의 전방 영역의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 마련되는 카나드(120), 및 카나드(120)와 동체(110)를 연결하는 연결부(130)를 포함한다.
본 실시예는, 종래와 같이 카나드(120)가 동체(110)의 좌우 측면에 동체(110)를 관통하는 상태로 마련되지 않고, 동체(110)의 전방 상면으로부터 상측으로 이격되게 별도로 마련됨으로써, 즉 동체(110)를 관통하지 않으므로 작은 크기의 비행체에서도 동체(110)의 내부 공간을 증대시켜 공간 활용성을 향상시키는 이점을 갖게 된다. 구체적으로, 카나드(120)는 연결부(130)를 개재한 상태로 동체(110)의 상면에 연결되며, 연결부(130)는 동체(110)의 폭 방향으로 서로 이격되게 한 쌍으로 마련된다. 한편, 동체(110)는 세미모노코크(semi-monocoque) 구조로 설계되되 무게 경감을 위해 발사나무(balsa wood) 및 항공합판을 이용하여 제조 가능하다.
또한, 본 실시예에서, 동체(110) 내부에는 비행 동력원으로서 수소 연료 전지 시스템(140)이 탑재된다. 이러한 수소 연료 전지 시스템(140)은 일정 이상의 무게와 부피를 요구하는 것으로서, 동체(110) 내부에 일정 이상의 탑재 공간과 비행체의 충분한 양력이 있는 경우에만 실질적으로 적용 가능하게 된다. 본 실시예는, 전술한 바와 같이 동체(110)를 관통하지 않으면서 동체(110)의 상측에 카나드(120)를 배치하여 동체(110)의 내부 공간을 확보함과 더불어 카나드(120)를 이용한 양력 증가를 통해 수소 연료 전지 시스템(140)을 보다 용이하게 적용할 수 있는 여건이 조성 가능하다.
도 4에 도시한 바와 같이, 동체(110)의 후방 영역에는, 동체(110)에 추력을 부여하기 위한 모터(미도시) 및 프로펠러(150)가 장착된다. 즉, 본 실시예에 따른 비행체는 프로펠러(150)의 회전에 의한 pusher 타입으로 추력을 얻으며, 모터 및 프로펠러(150)가 비행체의 시위선(chord line) 선상에 위치하도록 함으로써 추력 손실을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서는, 주 날개(100), 즉 주날개의 양단에 윙렛(160, winglet)이 구비된다. 이러한 윙렛(160)은 비행체의 비행중 주 날개(100) 부위에 발생하는 유도항력을 감소시키기 위한 것으로서, 상대적으로 비행체의 양력을 증가시켜 비행체의 안전 비행을 가능하게 한다. 또한, 본 실시예는, 주 날개(100) 전체 면적에 대한 카나드(120)의 면적 비율이 대략 0.4로 적용되며, 이러한 경우 비행체의 안정적 비행특성을 가져올 수 있게 된다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 동체(110)와 카나드(120)를 연결하는 한 쌍의 연결부(130) 사이에는, 동체(110) 내부로 외기를 공급하기 위한 공기공급구조가 마련된다. 구체적으로, 한 쌍의 연결부(130) 사이에 위치한 동체(110)의 상면에는, 이러한 공기공급구조의 일부로서 외부와 동체(110) 내부 공간을 연통 가능하게 하는 외기 공급홀(111)이 형성된다.
한편, 본 실시예에 따른 비행체의 비행 중 동체(110) 상측에 위치하는 한 쌍의 연결부(130)의 사이 영역에는 주변 영역에 비해 상대적으로 고압이 형성된다. 부연하자면, 비행체의 비행중 한 쌍의 연결부(130)의 사이 영역은 일종의 포켓(pocket) 구조와 유사한 성격을 띄며, 주변 영역에 비해 기류의 유속이 저감하면서 압력이 증가하게 된다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 하며, 도 5는 동체 표면 및 동체를 반으로 나눈 단면의 압력 컨투어(contour)를 나타낸 것이고, 색의 정보는 범례(legend)에 나타낸 바와 같다. 범례에서 0은 표준대기압인 101.325 kPa이며 색깔로 상대 압력을 나타낸다. 또한 단면에 표시된 검은색 선(line)은 유선(streamline)이다. 압력분포를 더 자세히 나타내기 위하여 40 KPa에서 iso-surface를 표시하였다. 보는 바와 같이 유선의 흐름은 카나드(120)와 동체(110) 사이에 방해없이 흘러가면서 압력은 카나드(120)와 동체(110) 사이에서 40 KPa로 높은 압력을 보이는 것을 확인할 수 있다. 따라서 카나드(120)의 하측 방향 동체(110)에 외기 공급홀(111)이 위치하면 압력차에 의해 이용하여 자연 흡기 구조를 구축할 수 있다.
즉, 비행체의 비행 중 한 쌍의 연결부(130) 사이를 통과하는 기류는 압력차에 의해 일차적으로 외기 공급홀(111) 측으로 유입된 후 동체(110) 내부로 유입 가능하다. 이때, 동체(110) 내부로 유입된 공기는 동체(110) 내부에 마련되는 비행 동력원, 즉 수소 연료 전지 시스템(140)을 냉각 가능하게 된다. 즉, 본 실시예는, 비행체의 비행 중 수소 연료 전지 시스템(140)을 자연스럽게 냉각하여 수소 연료 전지 시스템(140)의 과부하 발생을 방지하기 위한 냉각 효율을 상승시킬 수 있으며, 별도의 냉각을 위한 추가 냉각 구조가 필요하지 않으므로 동체(110) 내부의 공간 활용성을 더욱 증대시킬 수 있다. 이뿐만 아니라, 본 실시예는, 동체(110) 내부로 외기 유입을 가능하게 하여 산소 공급이 가능하게 함으로써, 일 예로 동체(110) 내부에 비행사 및 비행 보조원의 탑승시 필요한 여압 장치에 효율적인 산소 공급이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 전술한 바와 같이 외기 공급홀(111)을 통해 동체(110) 내부 공간으로 외기가 유입 가능하므로, 비행체가 고각(HIGH ANGLE OF ATTACK)일 때 나타날 수 있는 흐름 박리를 제어하여 고각에서도 안정된 양력발생이 용이하도록 하는 이점을 갖게 된다.
정리하자면, 본 실시예는, 카나드(120)가 동체(110)의 상측에 연결부(130)를 개재한 상태로 마련됨으로써, 종래에 비해 동체(110)의 내부 공간을 증대시켜 공간 활용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비행 중 주변 영역과의 상대적인 압력차에 의해 외기가 외기 공급홀(111)을 통해 동체(110) 내부로 유입 가능하도록 함으로써, 비행 동력원으로서의 수소 연료 전지 시스템(140)을 자연스럽게 냉각하여 과부하에 의한 비정상 작동 및 파손 등을 방지할 수 있게 된다.
이러한 비행체는, 저속 활공 및 고속 비행이 가능한 군용 및 민간 무인기로 적용 가능하며, 동체(110)의 내부 공간이 일정 이상 크게 형성되는 경우 유인기로도 충분히 적용 가능하다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (5)

  1. 주 날개와 동체가 일체로 이루어지며, 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체로서,
    상기 카나드는 상기 동체의 전방 영역의 상면으로부터 상측 방향으로 이격되게 마련되며,
    상기 카나드와 상기 동체 사이에는 연결부가 마련된 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 동체의 폭 방향으로 서로 이격되게 한 쌍으로 이루어지며, 상기 한 쌍의 연결부 사이에는 상기 동체 내부로 외기를 공급하기 위한 공기공급구조가 마련되는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 연결부 사이에 위치한 상기 동체의 상면에는, 상기 공기공급구조의 일부로서 외부와 상기 동체 내부 공간을 연통 가능하게 하는 외기 공급홀이 형성되며,
    상기 동체 내부에 마련되는 비행 동력원의 냉각, 및 상기 비행체가 고각(HIGH ANGLE OF ATTACK)일 때 발생하는 흐름 박리를 제어 가능하도록, 외기가 상기 외기 공급홀을 통해 상기 동체 내부로 유입되는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동체 내부에는, 비행 동력원으로서 수소 연료 전지 시스템이 탑재되는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동체의 후방 영역에는, 상기 동체에 추력을 부여하기 위한 모터 및 프로펠러가 장착되는 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체.
PCT/KR2012/011437 2012-01-18 2012-12-26 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체 WO2013108999A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120005824A KR101299199B1 (ko) 2012-01-18 2012-01-18 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체
KR10-2012-0005824 2012-01-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013108999A1 true WO2013108999A1 (ko) 2013-07-25

Family

ID=48799394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/011437 WO2013108999A1 (ko) 2012-01-18 2012-12-26 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101299199B1 (ko)
WO (1) WO2013108999A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104943847A (zh) * 2015-06-23 2015-09-30 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种无人机机身及具有其的无人运输机
US10562626B2 (en) 2014-03-03 2020-02-18 Robert N. Dunn Tandem wing aircraft with variable lift and enhanced safety
WO2021198964A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-07 Ahmad Fareed Aldarwish Aircraft structure and associated tools and methods

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102121662B1 (ko) * 2018-08-31 2020-06-10 (주)두산 모빌리티 이노베이션 연료전지 파워팩의 공기 순환 구조
KR102121663B1 (ko) * 2018-08-31 2020-06-10 (주)두산 모빌리티 이노베이션 연료전지 파워팩 일체형 드론의 공기 순환 조절 구조

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950009338B1 (ko) * 1992-03-07 1995-08-21 이희우 동력행글라이더
US5842666A (en) * 1997-02-21 1998-12-01 Northrop Grumman Coporation Laminar supersonic transport aircraft
JPH1134990A (ja) * 1997-06-26 1999-02-09 Electric Boat Corp 流体浮揚ビークルを推進させおよび抗力を低減させる方法および構造
JP2000025696A (ja) * 1998-05-15 2000-01-25 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh 航空機の機内にあるエネルギ―供給装置
US6974106B2 (en) * 2000-10-03 2005-12-13 Charles Gilpin Churchman V/STOL biplane

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970004389B1 (ko) * 1993-09-21 1997-03-27 엘지전자 주식회사 전자 줌 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950009338B1 (ko) * 1992-03-07 1995-08-21 이희우 동력행글라이더
US5842666A (en) * 1997-02-21 1998-12-01 Northrop Grumman Coporation Laminar supersonic transport aircraft
JPH1134990A (ja) * 1997-06-26 1999-02-09 Electric Boat Corp 流体浮揚ビークルを推進させおよび抗力を低減させる方法および構造
JP2000025696A (ja) * 1998-05-15 2000-01-25 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh 航空機の機内にあるエネルギ―供給装置
US6974106B2 (en) * 2000-10-03 2005-12-13 Charles Gilpin Churchman V/STOL biplane

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10562626B2 (en) 2014-03-03 2020-02-18 Robert N. Dunn Tandem wing aircraft with variable lift and enhanced safety
CN104943847A (zh) * 2015-06-23 2015-09-30 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种无人机机身及具有其的无人运输机
WO2021198964A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-07 Ahmad Fareed Aldarwish Aircraft structure and associated tools and methods

Also Published As

Publication number Publication date
KR101299199B1 (ko) 2013-08-22
KR20130084895A (ko) 2013-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013108999A1 (ko) 카나드를 구비한 날개 동체 결합 비행체
US9669924B2 (en) Unmanned aerial vehicle
CN108177777B (zh) 一种基于翼尖涡流增升的飞行器
WO2010021445A1 (ko) 수평꼬리날개가 없는 위그선
CN103171766A (zh) 短距起降无人飞翼
WO2018056484A1 (ko) 다목적 비행체
CN207791155U (zh) 无人动力伞
CN104964610B (zh) 一种乘波体构型无人靶机
CN103171758A (zh) 一种飞翼型飞机的增升方法
CN211308962U (zh) 一种油电混合垂直起降固定翼无人机系统
CN111792027A (zh) 一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器
CN213008721U (zh) 一种无尾式共轴双旋翼无人直升机
CN211364937U (zh) 一种无人机
WO2020145640A1 (ko) 비행체
CN108545179A (zh) 后单涵道风扇式复合翼载人飞行器
CN108860592A (zh) 后单涡喷式复合翼载人飞行器
CN108791864A (zh) 带太阳能附加翼的后单涡喷式复合翼式飞行器
CN108791813A (zh) 带太阳能附加翼的后单涡喷式复合翼货运飞行器
CN108482663A (zh) 带双涵道推力复合辅翼和附加翼的后单桨式复合翼飞机
RU2812164C1 (ru) Беспилотный летательный аппарат
CN106275421B (zh) 一种无人运输机
CN108773484A (zh) 后单涵道风扇式复合翼货运飞行器
CN108773483A (zh) 后单涡喷式复合翼货运飞行器
CN108750087A (zh) 一种带附加翼的螺推复合翼货运飞机
CN109895994A (zh) 后单涡喷式复合翼货运飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12865838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12865838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1