WO2021187655A1 - 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치 - Google Patents

블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치 Download PDF

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WO2021187655A1
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stator
unit
duct
angle
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최재호
김세미
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한화에어로스페이스 주식회사
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/121—Fluid guiding means, e.g. vanes related to the leading edge of a stator vane

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a blade-stator system and a vertical take-off and landing flight device including the same, and more particularly, a blade-stator system capable of improving performance by reducing the pressure loss at the outlet of the duct and including the same It relates to a vertical take-off and landing flight system.
  • an aircraft takes off using lift generated through a run, and a duct that uses a number of rotors to generate lift and change the direction of the rotor to fly forward or to generate lift in the aircraft body It is classified as a method of vertical take-off and landing, such as mounting a fan and mounting a propeller for propulsion in the case of high-speed flight.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-1749863 (registered on June 15, 2017, title of invention: vertical take-off and landing aircraft) discloses a vertical take-off and landing vehicle having a ducted fan that generates lift.
  • the present invention has been devised to improve the above problems, and the angle of the stator part is changed by receiving an electrical signal from the controller so that it is linked to the angle change of the blade body, thereby reducing the pressure loss at the outlet of the duct part and improving the performance.
  • the purpose is to improve the above problems, and the angle of the stator part is changed by receiving an electrical signal from the controller so that it is linked to the angle change of the blade body, thereby reducing the pressure loss at the outlet of the duct part and improving the performance.
  • Embodiments of the present invention are disposed on the inside of the flight body portion and the upper and lower sides are opened, the interior is a hollow duct; a blade unit rotatably installed inside the duct unit and including a blade body capable of changing an angle; a stator part connected to the blade part and the duct part, supporting the blade part, and rotatable at a predetermined angle; and a control unit electrically connected to the blade unit and the stator unit, and controlling driving of the blade body and the stator unit; It provides a blade-stator system, characterized in that it is changed by receiving.
  • stator part a fixed stator that connects between the duct part and the blade part and is fixed in position; and a variable stator disposed on one side of the fixed stator and rotatable at a predetermined angle with respect to the fixed stator.
  • variable stator comprises: a variable vane that rotates relative to the fixed stator; and a vane driving unit connected to the variable vane and transmitting a rotational force to the variable vane.
  • the blade part, the blade driving part is connected to the stator part and sharing a central axis with the duct part; And it may include at least one or more of the blade body rotatably coupled to the blade driving unit.
  • At least one or more of the blade body may be spaced apart from the center of the blade driving part.
  • the blade part and the stator part are disposed on the outside, installed inside the duct part, guide vanes for guiding the flow path of the air introduced into the duct part or discharged from the duct part; may further include can
  • the guide vane is electrically connected to the control unit and is rotatable inside the duct unit.
  • the guide vanes are disposed above and below the blade unit and the stator unit and may be installed in the duct unit.
  • a plurality of the stator parts are provided, are spaced apart from the center of the blade part, and may be connected to the duct part.
  • Embodiments of the present invention the flight body; and a duct part disposed on the inside of the flight body part and having upper and lower sides open and a hollow inside; a blade unit rotatably installed inside the duct unit and including a blade body capable of changing an angle; a stator part connected to the blade part and the duct part, supporting the blade part, and rotatable at a predetermined angle; and a control unit electrically connected to the blade unit and the stator unit and configured to control driving of the blade body and the stator unit; a blade-stator system including; and, the angle of the stator unit changes the angle of the blade body It may include a vertical take-off and landing flight device, characterized in that it is changed by receiving an electrical signal from the control unit to interlock with the.
  • stator part a fixed stator that connects between the duct part and the blade part and is fixed in position; and a variable stator disposed on one side of the fixed stator and rotatable at a predetermined angle with respect to the fixed stator.
  • variable stator comprises: a variable vane that rotates relative to the fixed stator; and a vane driving unit connected to the variable vane and transmitting a rotational force to the variable vane.
  • the angle of the stator part is linked to the angle change of the blade body, and the effect of reducing the pressure loss due to the swirl flow when the air is discharged through the opening formed on the lower side of the duct part have.
  • the angle of the stator part is changed to interlock with the change of the angle of the blade body, and even if the swirl angle is increased, it is possible to minimize the peeling phenomenon, thereby reducing the pressure loss and improving the dewar function.
  • the rotation angle of the variable stator can be changed to correspond to it, and even if the operating conditions of the vertical take-off and landing flight device are changed, excellent performance can be always implemented.
  • control unit controls the driving of the guide vanes, there is an effect that can control maneuvers such as rolling and yawing of the vertical take-off and landing flight device.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a blade-stator system according to an embodiment of the present invention and a vertical take-off and landing flight device including the same.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a stator unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view illustrating a state in which the angle of the stator part is changed in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a side cross-sectional view illustrating a stator unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a view illustrating a state in which the angle of the stator part is changed in FIG. 5A .
  • FIG. 6 is a partial front cross-sectional view illustrating a blade-stator system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of driving a blade-stator system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a vane driving unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a vane driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a blade-stator system according to an embodiment of the present invention and a vertical take-off and landing flight device including the same.
  • 2 is a partially enlarged view of a stator unit according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view illustrating a state in which the angle of the stator part is changed in FIG. 2 .
  • 4 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • 5A is a side cross-sectional view illustrating a stator unit according to an embodiment of the present invention.
  • 5B is a view illustrating a state in which the angle of the stator part is changed in FIG. 5A .
  • 6 is a partial front cross-sectional view illustrating a blade-stator system according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is a view showing a vane driving unit according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical take-off and landing flight apparatus 1 may include a flight body 100 and a blade-stator system 300 .
  • the flight body 100 forms the exterior of the vertical take-off and landing flight device 1, and at least one blade-stator system 300 to be described later is installed.
  • the flight body 100 has at least one installation groove (reference numeral not set) to correspond to the number of blade-stator systems 300 , specifically at least one or more duct parts 310 . can
  • the installation groove according to an embodiment of the present invention may be formed in the front or rear with respect to the center of the flight body 100, and the blade-stator system 300 is driven so that air can be introduced or discharged. It may be formed to open in the vertical direction.
  • the flight body 100 Since the blade-stator system 300 is installed in the installation groove formed in the flight body 100, the flight body 100 takes off and landing vertically with respect to the ground when the blade-stator system 300 is driven. This has a possible effect.
  • a power supply unit (not shown) for supplying power to the blade-stator system 300, a processor capable of controlling the operation ( drawing not shown) may be installed.
  • the vertical take-off and landing flight device 1 may be formed as a manned or unmanned flight device, and the configuration of the flight device except for the blade-stator system 300 to be described later is Since it is a widely known technique, detailed descriptions related thereto will be omitted.
  • a propeller may be rotatably installed on the rear side (left side of FIG. 1) of the flight device 1, and various modifications such as implementation is possible.
  • the flight body unit 100 receives lift so that it is spaced from the ground, and after taking off, a wing unit that can maintain lift during forward flight (reference numeral not set) may be installed. .
  • the wing unit may be coupled to the flight body 100 according to an embodiment of the present invention in a fixed position.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as the wing portion being rotatably installed to form a predetermined angle with the longitudinal axis of the flight body unit 100 .
  • the blade-stator system 300 is disposed on the inside of the flight body 100 , specifically, the installation formed in the flight body 100 . It may be disposed inside the groove.
  • Blade-stator system 300 is provided with at least one, in the present invention, two are provided and are formed on the front and rear sides with respect to the center of the flight body 100, respectively. It may be disposed on the inside of the dog installation groove.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as forming three or more vertical take-off and landing flight devices 1 within the technical idea that can take off and land in the vertical direction while maintaining balance.
  • a blade-stator system 300 includes a duct unit 310 , a blade unit 330 , a stator unit 350 , a control unit 370 , and a sensor unit. (380), it may include a guide vane (390).
  • the duct part 310 forms the exterior of the blade-stator system 300 and may be formed in a cylindrical shape.
  • the duct part 310 has upper and lower sides (refer to FIG. 1 ) open, and may be hollow inside.
  • a blade unit 330 , a stator unit 350 , a control unit 370 , a sensor unit 380 , and a guide vane 390 may be disposed inside the duct unit 310 .
  • Air is introduced into the opening area formed on the upper side (based on FIG. 1) of the duct part 310, and is formed on the lower side (based on FIG. 1) of the duct part 310 Air can be exhausted through the opening area.
  • a blade part 330 On the inside of the duct part 310 according to an embodiment of the present invention, a blade part 330 , a stator part 350 , a control part 370 , a sensor part 380 , and a guide vane 390 to be described later are to be disposed.
  • a blade part 330 On the inside of the duct part 310 according to an embodiment of the present invention, a blade part 330 , a stator part 350 , a control part 370 , a sensor part 380 , and a guide vane 390 to be described later are to be disposed.
  • the vane driving units 355 and 355a are connected to the duct unit 310 and receive electrical and mechanical driving force from the outside of the duct. It is possible to move by a preset angle on the unit 310 .
  • the power transmission unit 358a is formed in a ring shape, shares a central axis with the duct unit 310 , and may be rotated clockwise or counterclockwise with the central axis of the duct unit 310 as a central axis of rotation.
  • the vane driving units 355 and 355a specifically, the shaft units 356 and 356a, the lever unit 357, and the power transmission unit 358a according to an embodiment of the present invention will be described in detail later.
  • the blade part 330 according to an embodiment of the present invention is rotatably installed inside the duct part 310, and the blade driving part 331, the blade It may include a body 335 .
  • the blade driving unit 331 is connected to the stator unit 350 and may share a central axis with the duct unit 310 .
  • the blade driving unit 331 may receive power from the outside to generate rotational force.
  • At least one or more blade body 335 may be coupled to the blade driving unit 331, and at least one blade body 335 is formed with the blade driving unit 331 as the center. may be spaced apart.
  • the blade body 335 can be implemented in various modifications, such as can be arranged equiangularly with the blade driving unit 331 as the center.
  • the blade body 335 is rotatable by receiving power from the blade driving unit 331 and using an axis orthogonal to the central axis of the blade driving unit 331 as the central axis of rotation.
  • the stator part 350 may be coupled to the blade driving part 331 according to an embodiment of the present invention.
  • At least one stator unit 350 which will be described later, may be provided.
  • stator parts 350 are provided, and the four fixed stators 351 are along the outer circumferential surface of the blade driving part 331 about the central axis in the longitudinal direction of the blade driving part 331 . may be spaced apart.
  • the four fixed stators 351 are coupled to the inner peripheral surfaces of the blade driving unit 331 and the duct unit 310 , respectively, and may connect the blade driving unit 331 and the duct unit 310 .
  • the positions of the blade driving unit 331 and the fixed stator 351 inside the duct unit 310 may be fixed.
  • the angle of the stator part 350 is interlocked with the change of the pitch angle of the blade body 335, and the swirl ( It has the effect of reducing the pressure loss due to the swirl) flow.
  • the stator part 350 according to an embodiment of the present invention is connected to the blade part 330 and the duct part 310 and is predetermined to support the blade part 330 . It can be rotated at an angle.
  • the stator unit 350 may include a fixed stator 351 and a variable stator 353 .
  • stator unit 350 may be composed of a plurality of components that are independently separated from each other, a fixed stator 351 and a variable stator 353 .
  • the stator part 350 may be disposed below the blade part 330 (refer to FIG. 1 ).
  • the fixed stator 351 connects between the duct part 310 and the blade part 330. It is fixed in position, and the shape can be kept constant.
  • the fixed stator 351 is disposed below the variable stator 353 (based on FIG. 6 ), and a plurality of fixed stators 351 may be provided.
  • the plurality of fixed stators 351 may be spaced apart from the duct part 310 and the blade part 330 sharing the central axis in the vertical direction, specifically, the blade driving part 331 .
  • the present invention in the present invention, four fixed stators 351 are coupled along the outer circumferential surface of the blade driving unit 331 , but the present invention is not limited thereto. Various modifications are possible within the technical idea.
  • the fixed stator 351 is coupled along the outer circumference of the blade driving unit 331, the blade unit 330 can be stably supported while maintaining the central axis inside the duct unit 310. there is an effect
  • the fixed stator 351 may be formed in an axial direction (a vertical direction based on FIG. 5A).
  • the shape of the fixed stator 351 according to an embodiment of the present invention is fixedly formed along the axial direction, the guide vane 390 to be described later, specifically, the lower side of the fixed stator 351 (based on FIG. 1) There is an effect that can provide a flow of a predetermined angle to the guide vanes 390 to be arranged.
  • variable stator 353 according to an embodiment of the present invention is disposed on one side of the fixed stator 351 and the fixed stator 351 It can be rotated at a predetermined angle with respect to
  • variable stator 353 is disposed above the fixed stator 351 (based on FIG. 2 ), and may include a variable vane 354 and vane driving units 355 and 355a.
  • variable vane 354 rotates at a predetermined angle in a clockwise or counterclockwise direction based on a rotational central axis preset on the upper side of the fixed stator 351. possible.
  • variable vane 354 is capable of relative rotation with respect to the fixed stator 351, specifically, it is possible to rotate 180 degrees.
  • variable vane 354 is rotatable with respect to the fixed stator 351, it is possible to stably meet the flow of air introduced by the rotation of the blade body 335 from the upper side of the stator part 350 (based on FIG. 1). It works.
  • variable vane 354 is capable of relative rotation with respect to the fixed stator 351 by receiving power from the vane driving units 355 and 355a.
  • stator part 350 in which the variable vane 354 is relatively rotatable with respect to the fixed stator 351 is disposed below the blade part 330 (refer to FIG. 1 ), swirl can be reduced.
  • variable vane 354 coincide with the swirl angle of the rear of the blade body 335 .
  • the swirl angle reduced due to the stator part 350 is arranged on the lower side of the blade part 300 by reducing the angle of incidence to the guide vane 390 disposed on the lower side (based on FIG. 1) of the blade part 330.
  • the swirl angle reduced due to the stator part 350 is arranged on the lower side of the blade part 300 by reducing the angle of incidence to the guide vane 390 disposed on the lower side (based on FIG. 1) of the blade part 330.
  • the vane driving units 355 and 355a are connected to the variable vane 354, and the variable vane ( 354) can transmit the rotational force.
  • the vane driving units 355 and 355a may include shaft units 356 and 356a, a lever unit 357, and a power transmission unit 358a.
  • the vane driving units 355 and 355a are electrically connected to the control unit 370 to be described later, and are driven by receiving an electrical signal from the control unit 370 to transmit power to the variable vane 354 and to the variable vane by a preset angle ( 354) can be rotated clockwise or counterclockwise.
  • the shaft parts 356 and 356a are coupled to the variable vane 354, and the central axis of rotation of the variable vane 354 is can be formed
  • the shaft portions 356 and 356a may be integrally formed with the variable vane 354 , and may be formed independently of each other so that the variable vane 354 may be rotated in association with the rotation of the shaft portions 356 and 356a.
  • the shaft portions 356 and 356a are disposed parallel to the central axis in the longitudinal direction of the variable vane 354 and may be inserted through the variable vane 354 .
  • the lever part 357 according to an embodiment of the present invention is coupled to the shaft parts 356 and 356a, and the lever part 357 receives power from the power transmission part 358a to receive power from the shaft.
  • the parts 356 and 356a can be rotated.
  • lever portion 357 and the shaft portions (356, 356a) are formed and coupled independently of each other, but the present invention is not limited thereto, and various modifications such as integrally formed are possible.
  • the power transmission unit 358a is connected to the lever unit 357 , and may transmit power to the lever unit 357 .
  • the power transmission unit 358a may rotate with the center of the duct unit 310 as a central axis of rotation, and when the power transmission unit 358a rotates on the duct unit 310 , the lever unit 357 may be rotated. .
  • the power transmission unit 358a may be formed in a ring shape, and may be movably connected on the duct unit 310 . As the ring-shaped power transmission unit 358a rotates, the lever part 357 connected to the power transmission unit 358a may be rotated.
  • the power transmission unit 358a may be driven by receiving power from the outside, and is electrically connected to the control unit 370 to receive an electrical signal from the control unit 370 in a clockwise or counterclockwise direction on the duct unit 310 . can be rotated.
  • One end of the lever part 357 is coupled to the shaft parts 356 and 356a, and the other end opposite it passes through a hole (reference numeral not set) formed in the power transmission part 358a to pass through the power transmission part 358a. ) can be spanned.
  • the shaft portions 356 and 356a coupled to the variable vane 354 penetrate the duct portion 310 and the lever portion disposed outside the duct portion 310 . (357).
  • At least one stator unit 350 may be provided, and at least one hole may be formed in the power transmission unit 358a to correspond to at least one stator unit 350 .
  • At least one lever part 357 is rotated by the rotational operation of the single power transmission part 358a, and the shaft parts 356 and 356a connected to the lever part 357 are rotated in a clockwise or counterclockwise direction. Due to the rotation, there is an effect that the variable vane 354 can be rotated from the upper side (refer to FIG. 8 ) of the fixed stator 351 .
  • control unit 370 is electrically connected to the blade unit 330 and the stator unit 350, the blade body 335 and the stator The driving of the unit 350 may be controlled.
  • the control unit 370 may be electrically connected to the sensor unit 380 .
  • the sensor unit 380 may sense the pitch angle of the blade unit 330 , specifically, the blade body 335 , and may transmit information related thereto to the control unit 370 .
  • the control unit 370 can sense the pitch angle of the blade body 335 from the sensor unit 380, and the stator unit 350, specifically the variable stator 353 to correspond to the pitch angle of the blade body 335. It can transmit electrical signals.
  • the vane driving units 355 and 355a are driven, and the variable vanes 354 are rotated in a clockwise or counterclockwise direction on the stator unit 350 by receiving power from the vane driving units 355 and 355a. can have an effect.
  • control unit 370 can control the driving of the blade unit 330 and the stator unit 350, and the angle of the variable stator 353 located on the upper side of the stator unit 350 is the blade body 335.
  • control unit 370 is electrically connected to each of the blade unit 330 and the stator unit 350 to control each drive, but transmits a single power connecting the blade unit 330 and the stator unit 350 .
  • a mechanism (not shown) may be provided, and various modifications such as the control unit 370 may control the driving of the power transmission mechanism are possible.
  • variable stator 353 can be rotated clockwise or counterclockwise from the upper side of the fixed stator 351 (based on FIG. 8) to correspond thereto. .
  • the control unit 370 may be electrically connected to a guide vane 390 which will be described later, whereby the upper side of the blade unit 330 (refer to FIG. 8 ) and the lower side of the stator unit 350 . It is possible to control the driving of the guide vanes 390 respectively disposed in (see FIG. 8 ).
  • the guide vane 390 may be rotated inside the duct unit 310 by receiving an electrical signal from the control unit 370 .
  • the control unit 370 may simultaneously control the blade body 335 and the variable stator 353 disposed inside the duct unit 310 .
  • control unit 370 may be installed in the blade driving unit 331 .
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as being electrically connected to the blade-stator system 300 and being installed in the flight main body 100 within the technical idea of controlling the driving.
  • the sensor unit 380 measures the pitch angle of the blade body 335 and the rotation angle of the variable stator 353, and the control unit 370 and can be electrically connected.
  • the sensor unit 380 is installed in the blade driving unit 331, but is not limited thereto, and it is possible to measure the pitch angle of the blade body 335 and the rotation angle of the variable stator 353. Transformation is possible.
  • the sensor unit 380 is configured independently of the control unit 370 , is electrically connected to the control unit 370 , and transmits and receives information about the pitch angle of the blade body 335 and the rotation angle of the variable stator 353 . can do.
  • control unit 370 electrically connected to the blade body 335 and the variable stator 353 includes the pitch angle of the blade body 335 , the variable stator 353 .
  • various modifications such as sensing the rotation angle and controlling the drive are possible.
  • the guide vane 390 according to an embodiment of the present invention is disposed on the outside of the blade part 330 and the stator part 350 , and is installed inside the duct part 310 . can be
  • a plurality of guide vanes 390 according to an embodiment of the present invention are provided, and the plurality of guide vanes 390 may have longitudinal axes parallel to each other.
  • the plurality of guide vanes 390 are connected to the duct part 310 to be disposed inside the duct part 310 , and may be rotatably coupled to the inner circumferential surface of the duct part 310 .
  • the guide vane 390 is electrically connected to the control unit 370 and may be rotated in a clockwise or counterclockwise direction by receiving an electrical signal from the control unit 370 and using a longitudinal axis as a rotation center axis by a motor or the like.
  • the guide vane 390 may guide a flow path of air introduced into or discharged from the duct unit 310 .
  • the guide vane 390 according to an embodiment of the present invention is disposed above and below the blade part 330 and the stator part 350 and may be installed in the duct part 310 .
  • the guide vane 390 disposed below the stator part 350 (refer to FIG. 6 ) is driven by receiving an electrical signal from the controller 370 and is rotatable inside the duct part 310 .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of driving a blade-stator system 300 according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical take-off and landing flight apparatus 1 may include a flight body 100 and a blade-stator system 300 .
  • the blade-stator system 300 is disposed on the inside of the flight body part 100 , the duct part 310 , the blade part 330 , the stator part 350 , and the control part 370 . ), a sensor unit 380 , and a guide vane 390 .
  • the control unit 370 may be electrically connected to the blade unit 330 , the stator unit 350 , the sensor unit 380 , and the guide vane 390 .
  • the control unit 370 may control driving by transmitting electrical signals to the blade unit 330 , the stator unit 350 , and the guide vane 390 .
  • information regarding a setting angle of the blade unit 330 and the stator unit 350 may be input to the control unit 370 .
  • information regarding the set angle of the blade unit 330 and the stator unit 350 for starting the vertical take-off and landing flight device 1 may be input.
  • the blade unit 330 may include a blade driving unit 331 and a blade body 335 .
  • the blade body 335 is rotatable on the blade driving unit 331 by receiving power from the blade driving unit 331, and can change the pitch angle by receiving an electrical signal from the control unit.
  • the stator unit 350 may include a fixed stator 351 and a variable stator 353 .
  • the fixed stator 351 may be fixedly positioned between the blade part 330 , specifically, the blade driving part 331 and the duct part 310 , and may be coupled.
  • the fixed stator 351 is fixed in position between the blade driving unit 331 and the inner circumferential surface of the duct unit 310 , there is an effect that can stably support the blade unit 330 .
  • variable stator 353 is a variable vane 354 that is rotatable at a predetermined angle from the upper side of the fixed stator 351 (based on FIG. 2). , may include vane driving units 355 and 355a.
  • control unit 370 relates to the blade unit 330 , the pitch angle of the blade body 335 from the stator unit 350 , and the rotation angle of the variable stator 353 . information can be transmitted.
  • the control unit 370 may directly receive information about the pitch angle and rotation angle from the blade unit 330 and the stator unit 350 , and may receive information regarding the pitch angle and rotation angle from the sensor unit 380 .
  • Various modifications are possible.
  • control unit 370 is a blade unit 330, specifically a stator unit 350 corresponding to the pitch angle of the blade body 335, specifically variable An electrical signal may be transmitted to the variable stator 353 by calculating the rotation angle of the stator 353 .
  • the vane driving parts 355 and 355a may include shaft parts 356 and 356a , a lever part 357 , and a power transmission part 358a.
  • the control unit 370 may transmit an electrical signal to the power transmission unit 358a, and the power transmission unit 358a may be driven by receiving an electrical signal from the control unit 370 .
  • the power transmission unit 358a according to an embodiment of the present invention is formed in a ring shape, and may be rotated clockwise or counterclockwise from the outside of the duct unit 310 .
  • the lever unit 357 connected to the power transmission unit 358a is rotated, and the shaft units 356 and 356a coupled to the lever unit 357 may also be rotated.
  • the shaft portions 356 and 356a are coupled to the variable vane 354, and by forming the central axis of rotation of the variable vane 354, the variable vane 354 is rotated clockwise from the upper side of the fixed stator 351 (based on FIG. 3). It may be rotated by a predetermined angle in a counterclockwise direction.
  • variable stator 353 disposed on the lower side of the blade body 335, specifically, the variable vane 354 is formed uniformly in the vertical direction regardless of the pitch angle of the blade body 335. As the swirl angle increases, the peeling phenomenon increases and there is a problem in that the deswirl function is deteriorated.
  • variable vane 354 disposed on the lower side of the blade body 335 has the shaft portions 356 and 356a as the central axis of rotation to correspond to the pitch angle of the blade body 335. Due to the rotation by a predetermined angle in the counterclockwise direction (based on FIG. 5B ), even if the swirl angle is increased, there is an effect of minimizing the peeling phenomenon and improving the dewar function.
  • the sensor unit 380 may measure the rotation angle of the variable stator 353 , specifically, the variable vane 354 , and control the measured angle by the controller 370 . can be transmitted as an electrical signal.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications such as being able to directly receive information on the rotation angle from the stator unit 350 , specifically the variable stator 353 , are possible.
  • control unit 370 may compare the measured angle with respect to the rotation angle received from the sensor unit 380 or the stator unit 350 with a set angle.
  • the control unit 370 compares the measurement angle with the set angle to check whether it is within the allowable error range, and if not within the allowable error range, transmits an electrical signal to the power transmission unit 358a again to transmit the variable vane 354 ) to adjust the rotation angle.
  • control unit 370 controls the operation of the blade unit 330 and the stator unit 350 so that the rotation angle of the variable vane 354 is linked to the change in the pitch angle of the blade body 335, thereby ducting the duct unit 310.
  • the vertical take-off and landing flight apparatus 1 may include a flight body 100 and a blade-stator system 300 .
  • a blade-stator system 300 includes a duct unit 310 , a blade unit 330 , a stator unit 350 , a control unit 370 , a sensor unit 380 , and a guide vane 390 . may include.
  • the stator unit 350 may include a fixed stator 351 and a variable stator 353 , and the variable stator 353 includes a variable vane 354 and a vane.
  • a driving unit 355b may be included.
  • the vane driving part 355b may include a shaft part 356b and a power transmission part 358b.
  • the power transmission unit 358b is connected to the shaft unit 356b, and may transmit power to the shaft unit 356b.
  • the power transmission unit 358b is formed in a ring shape and is rotatable in a clockwise or counterclockwise direction by receiving power from the outside.
  • the power transmission part 358b is disposed in contact with the shaft part 356b so as to engage the shaft part 356b, and one surface (the lower surface of FIG. 9 reference) of the power transmission part 358b facing the shaft part 356b.
  • Gear teeth may be formed. Gear teeth may be formed in a preset section on the lower surface of the power transmission unit (358b).
  • the gear teeth may be formed to engage the gear teeth along the outer circumferential surface of the end of the shaft unit 356b that is contactable while facing the power transmission unit 358b.
  • the power transmission unit 358b receives power and rotates along the outer circumference of the duct unit 310, it is connected to the shaft unit 356b in a gear manner and has the effect of transmitting the rotational force to the shaft unit 356b. .
  • variable vane 354 coupled to the shaft portion 356b is rotated clockwise or counterclockwise, and the rotation of the variable vane 354 is There is an effect that the angle can correspond to the pitch angle of the blade body 335 .
  • control unit 370 controls the operation of the blade unit 330 and the stator unit 350 so that the rotation angle of the variable vane 354 is linked to the change in the pitch angle of the blade body 335, thereby ducting the duct unit 310.
  • the vane driving unit 355b for transmitting power to the variable vane 354 in the blade-stator system 300 is a shaft portion 356b, a power transmission unit Including (358b), the flight body part 100, except that the rotation angle of the variable vane 354 can be changed as the shaft part 356b and the power transmission part 358b are engaged and rotated in a gear manner.
  • the duct unit 310, the blade unit 330, the fixed stator 351, the variable vane 354, the control unit 370, the sensor unit 380, the configuration of the guide vane 390, the principle of operation and the same effect Therefore, detailed description in the overlapping range will be omitted.
  • a blade-stator system is provided.
  • the industrially used blade-stator system may be applied to the vertical take-off and landing flight devices, etc., and the embodiments of the present invention may be applied.

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면, 비행본체부의 내측에 배치되며 상하측이 개구되고, 내부가 중공인 덕트부와, 덕트부의 내측에 회전가능하게 설치되고, 각도 변경이 가능한 블레이드본체를 포함하는 블레이드부와, 블레이드부 및 덕트부와 연결되며 블레이드부를 지지하고, 소정 각도로 회전가능한 스테이터부와, 블레이드부 및 스테이터부와 전기적으로 연결되며, 블레이드본체와 스테이터부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 스테이터부의 각도는 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치를 제공한다.

Description

블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치
본 발명의 실시예들은 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 덕트부의 출구에서의 압력 손실을 저감시켜 성능을 향상시킬 수 있는 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치에 관한 것이다.
일반적으로 비행체는 활주를 통해 발생시킨 양력을 이용하여 이륙하는 방식과, 다수의 로터(rotor)를 이용하여 양력을 생성하고 로터의 방향을 변경시켜 전진 비행을 하거나 비행체 본체에 양력을 발생시키는 덕티트 팬을 장착하고 고속 비행의 경우 추진을 위한 프로펠러를 장착하는 등의 수직 이착륙하는 방식으로 분류된다.
특히 수직 이착륙 비행체의 경우 활주가 없고, 좁은 비행 장소에서도 신속하게 수직으로 이착륙이 가능하여 다양한 비행 목적을 수행할 수 있으며 많은 연구가 진행되고 있다.
종래 로터가 비행체 본체의 내측에 배치되는 fan-in-body형 수직 이착륙 비행체의 경우 양력 로터 후방에 위치하는 스트럿(strut)이 고정식이기 때문에 로터 하류의 스월(swirl) 유동에 의한 압력 손실이 많이 발생하였으며, 특히 로터 블레이드의 피치각(pitch angle of blade)이 변경되어 스월각이 증가할 경우 압력 손실이 더욱 증가하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1749863호(2017.06.15 등록, 발명의 명칭: 수직 이착륙 비행체)에는 양력을 발생시키는 덕티드 팬을 구비하는 수직 이착륙 비행체가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로, 스테이터부의 각도가 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경됨으로써 덕트부의 출구에서의 압력 손실을 저감시켜 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들은, 비행본체부의 내측에 배치되며 상하측이 개구되고, 내부가 중공인 덕트부; 상기 덕트부의 내측에 회전가능하게 설치되고, 각도 변경이 가능한 블레이드본체를 포함하는 블레이드부; 상기 블레이드부 및 상기 덕트부와 연결되며 상기 블레이드부를 지지하고, 소정 각도로 회전가능한 스테이터부; 및 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부와 전기적으로 연결되며, 상기 블레이드본체와 상기 스테이터부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 스테이터부의 각도는 상기 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 상기 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 스테이터부는, 상기 덕트부와 상기 블레이드부 사이를 연결하며 위치 고정되는 고정스테이터; 및 상기 고정스테이터의 일측에 배치되며 상기 고정스테이터에 대하여 소정 각도로 회전가능한 가변스테이터;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가변스테이터는, 상기 고정스테이터에 대하여 상대 회전하는 가변베인; 및 상기 가변베인에 연결되며 상기 가변베인에 회전력을 전달하는 베인구동부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 블레이드부는, 상기 스테이터부와 연결되며 상기 덕트부와 중심축을 공유하는 블레이드구동부; 및 상기 블레이드구동부에 회전가능하게 결합되는 적어도 하나 이상의 상기 블레이드본체를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 적어도 하나 이상의 상기 블레이드본체는 상기 블레이드구동부의 중심을 기준으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부의 외측에 배치되며, 상기 덕트부의 내측에 설치되고, 상기 덕트부로 유입되거나 상기 덕트부로부터 배출되는 공기의 유동 경로를 가이드하는 가이드베인;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가이드베인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되며 상기 덕트부의 내측에서 회전가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 가이드베인은 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부의 상측 및 하측에 배치되며 상기 덕트부에 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스테이터부는 복수 개가 구비되고, 상기 블레이드부의 중심을 기준으로 이격 배치되며 상기 덕트부에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 비행본체부; 및 상기 비행본체부의 내측에 배치되며 상하측이 개구되고, 내부가 중공인 덕트부와; 상기 덕트부의 내측에 회전가능하게 설치되고, 각도 변경이 가능한 블레이드본체를 포함하는 블레이드부와; 상기 블레이드부 및 상기 덕트부와 연결되며 상기 블레이드부를 지지하고, 소정 각도로 회전가능한 스테이터부; 및 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부와 전기적으로 연결되며, 상기 블레이드본체와 상기 스테이터부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 블레이드-스테이터 시스템;을 포함하고, 상기 스테이터부의 각도는 상기 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 상기 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경되는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙 비행 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스테이터부는, 상기 덕트부와 상기 블레이드부 사이를 연결하며 위치 고정되는 고정스테이터; 및 상기 고정스테이터의 일측에 배치되며 상기 고정스테이터에 대하여 소정 각도로 회전가능한 가변스테이터;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가변스테이터는, 상기 고정스테이터에 대하여 상대 회전하는 가변베인; 및 상기 가변베인에 연결되며 상기 가변베인에 회전력을 전달하는 베인구동부;를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 스테이터부의 각도가 블레이드본체의 각도 변경에 연동되며 덕트부의 하측에 형성되는 개구를 통해 공기를 배출 시 스월 유동에 의한 압력 손실을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 스테이터부의 각도가 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 변경되며, 스월각이 증가하여도 박리 현상을 최소화하여 압력 손실을 감소시키고 디스월 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 블레이드본체의 피치각이 변경되어도 이에 대응되도록 가변스테이터의 회전각을 변경시킬 수 있고, 수직 이착륙 비행 장치의 작동 조건이 변경되어도 항상 우수한 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부가 가이드베인의 구동을 제어함으로 인하여, 수직 이착륙 비행 장치의 롤링(rolling) 및 요잉(yawing) 등의 기동을 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부를 부분적으로 확대한 도면이다.
도 3은 도 2에서 스테이터부의 각도가 변경되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부를 도시한 측단면도이다.
도 5b는 도 5a에서 스테이터부의 각도가 변경되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템을 도시한 부분 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인구동부를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템 및 이를 포함하는 수직 이착륙 비행 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부를 부분적으로 확대한 도면이다. 도 3은 도 2에서 스테이터부의 각도가 변경되는 모습을 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부를 도시한 측단면도이다. 도 5b는 도 5a에서 스테이터부의 각도가 변경되는 모습을 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템을 도시한 부분 정단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)는 비행본체부(100), 블레이드-스테이터 시스템(300)을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행본체부(100)는 수직 이착륙 비행 장치(1)의 외관을 형성하는 것으로, 뒤에 설명할 블레이드-스테이터 시스템(300)이 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 비행본체부(100)에는 블레이드-스테이터 시스템(300), 구체적으로 적어도 하나 이상의 덕트부(310)의 개수에 대응되도록 적어도 하나 이상의 설치홈(도면부호 미설정)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설치홈은 비행본체부(100)의 중심을 기준으로 전방 또는 후방에 형성될 수 있으며, 블레이드-스테이터 시스템(300)의 구동으로 인해 공기가 유입 또는 배출될 수 있도록 상하 방향으로 개구되도록 형성될 수 있다.
비행본체부(100)에 형성되는 설치홈에 블레이드-스테이터 시스템(300)이 설치됨으로 인하여, 블레이드-스테이터 시스템(300)의 구동 시 비행본체부(100)가 지면을 기준으로 상하 방향으로 수직 이착륙이 가능한 효과가 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행본체부(100)의 내부에는 블레이드-스테이터 시스템(300)에 전원을 공급하는 전원부(도면 미도시), 구동을 제어할 수 있는 프로세서(도면 미도시)가 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)는 유인 또는 무인 비행 장치로 형성될 수 있으며, 뒤에 설명할 블레이드-스테이터 시스템(300)을 제외한 비행 장치의 구성은 널리 알려진 기술이므로 이와 관련된 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비행본체부(100)에는 추력을 발생시키기 위하여 비행 장치(1)의 후방 측(도 1 기준 좌측)에 회전가능하게 프로펠러(propeller)가 설치될 수 있는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
이에 더하여 비행본체부(100)의 양측에는 비행본체부(100)가 지면에서 이격되도록 양력을 전달받아 이륙한 뒤에 전진 비행 시 양력을 유지할 수 있는 날개부(도면부호 미설정)가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비행본체부(100)에는 날개부가 위치 고정된 상태로 결합될 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 날개부가 비행본체부(100)의 길이 방향 축과 소정 각도를 이루도록 회전가능하게 설치되는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)은 비행본체부(100)의 내측에 배치되는 것으로, 구체적으로 비행본체부(100)에 형성되는 설치홈의 내측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)은 적어도 하나 이상이 구비되며, 본 발명에서는 2개가 구비되며 비행본체부(100)의 중심을 기준으로 전방과 후방 측에 각각 형성되는 2개의 설치홈의 내측에 배치될 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고 수직 이착륙 비행 장치(1)가 균형을 유지하며 수직 방향으로 이륙 및 착륙을 할 수 있는 기술적 사상 안에서 3개 이상으로 형성되는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)은 덕트부(310), 블레이드부(330), 스테이터부(350), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 6, 도 8을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트부(310)는 블레이드-스테이터 시스템(300)의 외관을 형성하는 것으로, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
덕트부(310)는 상, 하측(도 1 기준)이 개구되며, 내부가 중공으로 형성될 수 있다. 덕트부(310)의 내측에는 블레이드부(330), 스테이터부(350), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)이 배치될 수 있다.
뒤에 설명할 블레이드부(330)의 구동으로 인하여 덕트부(310)의 상측(도 1 기준)에 형성되는 개구 영역으로 공기가 유입되고, 덕트부(310)의 하측(도 1 기준)에 형성되는 개구 영역을 통해 공기가 배출될 수 있다.
덕트부(310)를 통해 공기가 유입, 배출됨에 따라 수직 이착륙 비행 장치(1)에 양력이 발생되고, 수직 이착륙 비행 장치(1)가 상측 방향으로 이륙할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 덕트부(310)로 인하여 공기가 유동될 수 있는 경로를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 덕트부(310)의 내측에는 뒤에 설명할 블레이드부(330), 스테이터부(350), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)이 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부(355, 355a), 구체적으로 동력전달부(358a)는 덕트부(310)와 연결되며, 외부로부터 전기적, 기계적 구동력을 전달받아 덕트부(310) 상에서 미리 설정된 각도만큼 이동이 가능하다.
동력전달부(358a)는 링 형상으로 형성되고, 덕트부(310)와 중심축을 공유하며, 덕트부(310)의 중심축을 회전 중심축으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부(355, 355a), 구체적으로 샤프트부(356, 356a), 레버부(357), 동력전달부(358a)에 관하여는 뒤에서 자세하게 설명하도록 한다.
도 1, 도 4, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드부(330)는 덕트부(310)의 내측에 회전가능하게 설치되는 것으로 블레이드구동부(331), 블레이드본체(335)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 4, 도 6, 도 8을 참조하면, 블레이드구동부(331)는 스테이터부(350)와 연결되는 것으로 덕트부(310)와 중심축을 공유할 수 있다. 블레이드구동부(331)는 외부로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생시킬 수 있다.
도 1, 도 6, 도 8을 참조하면, 블레이드구동부(331) 상에는 적어도 하나 이상의 블레이드본체(335)가 결합될 수 있고, 적어도 하나 이상의 블레이드본체(335)가 블레이드구동부(331)를 중심으로 하여 이격 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드본체(335)는 블레이드구동부(331)를 중심으로 하여 등각 배치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
블레이드본체(335)는 블레이드구동부(331)로부터 동력을 전달받아 블레이드구동부(331)의 중심축과 직교를 이루는 축을 회전 중심축으로 하여 회전이 가능하다.
즉, 블레이드구동부(331)의 구동에 의해 외부로부터 유입되는 공기와 접촉되는 블레이드본체(335)의 피치각(pitch angle)을 변경시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드구동부(331)에는 스테이터부(350), 구체적으로 고정스테이터(351)가 결합될 수 있다. 뒤에 설명할 스테이터부(350)는 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.
구체적으로 도 8을 참조하면, 본 발명에서는 스테이터부(350)는 4개가 구비되며, 4개의 고정스테이터(351)는 블레이드구동부(331)의 외주면을 따라 블레이드구동부(331)의 길이 방향 중심축을 중심으로 하여 이격 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 4개의 고정스테이터(351)는 블레이드구동부(331)와 덕트부(310)의 내주면에 각각 결합되며, 블레이드구동부(331)와 덕트부(310)를 연결할 수 있다.
이로 인하여 덕트부(310)의 내측에서 블레이드구동부(331), 고정스테이터(351)의 위치가 고정될 수 있다.
이에 더하여 블레이드구동부(331)에서 회전가능하게 결합되는 블레이드본체(335), 고정스테이터(351)의 일측(도 6 기준 상측)에 배치되는 가변스테이터(353)가 구동력을 전달받아 블레이드-스테이터 시스템(300)으로 유입, 배출되는 공기의 유동 경로를 조절할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 스테이터부(350), 구체적으로 가변스테이터(353)의 각도는 블레이드본체(335)의 피치각 변경과 연동되며, 덕트부(310)의 하측에 형성되는 개구를 통해 공기의 배출 시 스월(swirl) 유동에 의한 압력 손실을 저감시키는 효과가 있다.
도 1 내지 도 6 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부(350)는 블레이드부(330) 및 덕트부(310)와 연결되며 블레이드부(330)를 지지하는 것으로 소정 각도로 회전이 가능하다.
도 1 내지 도 3, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부(350)는 고정스테이터(351), 가변스테이터(353)를 포함할 수 있다.
다시 말하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부(350)는 서로 독립적으로 분리되는 복수의 구성요소인 고정스테이터(351), 가변스테이터(353)로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부(350)는 블레이드부(330)의 하측(도 1 기준)에 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5a, 도 5b, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정스테이터(351)는 덕트부(310)와 블레이드부(330) 사이를 연결하는 것으로 위치 고정되고, 형상이 일정하게 유지될 수 있다.
도 2, 도 3, 도 6을 참조하면, 고정스테이터(351)는 가변스테이터(353)의 하측(도 6 기준)에 배치되며, 복수 개가 구비될 수 있다.
복수 개의 고정스테이터(351)는 덕트부(310)와 상하 방향 중심축을 공유하는 블레이드부(330), 구체적으로 블레이드구동부(331)를 중심으로 이격 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서는 4개의 고정스테이터(351)가 블레이드구동부(331)의 외주면을 따라 결합되나, 이에 한정하는 것은 아니고 블레이드구동부(331)와 덕트부(310)의 내주면 사이를 연결하는 기술적 사상 안에서 다양한 변형실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고정스테이터(351)가 블레이드구동부(331)의 외주면 둘레를 따라 결합됨으로 인하여 블레이드부(330)가 덕트부(310)의 내측에서 중심축을 유지하며 안정적으로 지지될 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5a, 도 5b, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정스테이터(351)는 축방향(도 5a 기준 상하 방향)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고정스테이터(351)의 형상이 축방향으로 따라 고정되게 형성됨으로 인하여, 뒤에 설명할 가이드베인(390), 구체적으로 고정스테이터(351)의 하측(도 1 기준)에 배치되는 가이드베인(390)에 소정 각도의 유동을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 축방향을 따라 형상이 고정되는 고정스테이터(351)로 인하여 스월이 많은 유동에 비하여 스톨(stall)이 발생하지 않고, 안정적으로 구동될 수 있는 범위를 넓힐 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5a, 도 5b, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변스테이터(353)는 고정스테이터(351)의 일측에 배치되며 고정스테이터(351)에 대하여 소정 각도로 회전이 가능하다.
도 2, 도 3을 참조하면, 가변스테이터(353)는 고정스테이터(351)의 상측(도 2 기준)에 배치되며, 가변베인(354), 베인구동부(355, 355a)를 포함할 수 있다.
도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변베인(354)은 고정스테이터(351)의 상측에서 미리 설정되는 회전 중심축을 기준으로 시계 방향 또는 반시게 방향으로 소정 각도 회전이 가능하다.
다시 말하여 가변베인(354)은 고정스테이터(351)에 대하여 상대 회전이 가능하며, 구체적으로 180도 회전이 가능하다.
가변베인(354)이 고정스테이터(351)에 대하여 회전가능함으로 인하여 스테이터부(350)의 상측(도 1 기준)에서 블레이드본체(335)의 회전에 의해 유입되는 공기의 유동을 안정적으로 맞이할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변베인(354)은 베인구동부(355, 355a)로부터 동력을 전달받아 고정스테이터(351)에 대하여 상대 회전이 가능하다.
가변베인(354)이 고정스테이터(351)에 대하여 상대 회전이 가능하게 형성되는 스테이터부(350)가 블레이드부(330)의 하측(도 1 기준)에 배치됨으로 인하여 스월을 감소시킬 수 있다.
이에 더하여 블레이드본체(335)를 지나며 발생되는 강한 스월 유동이 블레이드부(330)의 하측에 배치되는 가이드베인(390)으로 유입될 때 입사각이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 가변베인(354)이 블레이드본체(335) 후방의 스월각과 일치되게 함으로써 유동의 압력손실을 감소시키면서 효과적으로 스월을 감소시킬 수 있다.
이에 더하여 스테이터부(350)로 인해 감소되는 스월각은 블레이드부(330)의 하측(도 1 기준)에 배치되는 가이드베인(390)으로의 입사각을 감소시킴으로써 블레이드부(300)의 하측에 배치되는 가이드베인(390)의 스톨 마진을 상대적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있으며, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 2, 도 3, 도 5a, 도 5b, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부(355, 355a)는 가변베인(354)에 연결되는 것으로, 가변베인(354)에 회전력을 전달할 수 있다.
베인구동부(355, 355a)는 샤프트부(356, 356a), 레버부(357), 동력전달부(358a)를 포함할 수 있다.
베인구동부(355, 355a)는 뒤에 설명할 제어부(370)와 전기적으로 연결되며, 제어부(370)로부터 전기적 신호를 전달받아 구동됨으로써 가변베인(354)에 동력을 전달하고 미리 설정된 각도만큼 가변베인(354)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.
도 3, 도 5b, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트부(356, 356a)는 가변베인(354)에 결합되는 것으로, 가변베인(354)의 회전 중심축을 형성할 수 있다.
샤프트부(356, 356a)는 가변베인(354)과 일체로 형성될 수 있고, 서로 독립적으로 형성되어 샤프트부(356, 356a)의 회전에 연동되어 가변베인(354)이 회전될 수 있다.
샤프트부(356, 356a)는 가변베인(354)의 길이 방향을 중심축과 평행하게 배치되며 가변베인(354)에 관통 삽입될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레버부(357)는 샤프트부(356, 356a)에 결합되는 것으로, 레버부(357)는 동력전달부(358a)로부터 동력을 전달받아 샤프트부(356, 356a)를 회전시킬 수 있다.
본 발명에서는 레버부(357)와 샤프트부(356, 356a)가 서로 독립적으로 형성되어 결합되나, 이에 한정하는 것은 아니고 일체로 형성되는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부(358a)는 레버부(357)와 연결되는 것으로, 레버부(357)에 동력을 전달할 수 있다.
동력전달부(358a)는 덕트부(310)의 중심을 회전 중심축으로 하여 회전이 가능하고, 동력전달부(358a)가 덕트부(310) 상에서 회전 시 레버부(357)를 회전시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부(358a)는 링 형상으로 형성될 수 있고, 덕트부(310) 상에서 이동가능하게 연결될 수 있다. 링 형상의 동력전달부(358a)가 회전됨에 따라 동력전달부(358a)와 연결되는 레버부(357)가 회전될 수 있다.
동력전달부(358a)는 외부로부터 전원을 공급받아 구동될 수 있고, 제어부(370)와 전기적으로 연결되어 제어부(370)로부터 전기적 신호를 전달받아 덕트부(310) 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
레버부(357)의 일단부는 샤프트부(356, 356a)에 결합되어 있으며, 이에 대향되는 타단부는 동력전달부(358a)에 형성되는 홀(도면부호 미설정)을 통과하여 동력전달부(358a)에 걸쳐질 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변베인(354)에 결합되는 샤프트부(356, 356a)는 덕트부(310)를 관통하여 덕트부(310)의 외측에 배치되는 레버부(357)와 결합될 수 있다.
이로 인하여 동력전달부(358a)의 회전이 레버부(357)를 구동시키고, 레버부(357)가 시계 방향 또는 반시계 회전되면, 샤프트부(356, 356a) 및 샤프트부(356, 356a)와 결합되는 가변베인(354)을 회전시키는 효과가 있다.
도 8을 참조하면, 스테이터부(350)는 적어도 하나 이상이 구비될 수 있으며, 동력전달부(358a)에는 적어도 하나 이상의 스테이터부(350)에 대응되도록 적어도 하나 이상의 홀이 형성될 수 있다.
이로 인하여 단일의 동력전달부(358a)의 회전 동작에 의해 적어도 하나 이상의 레버부(357)가 회전되고, 레버부(357)와 연결되는 샤프트부(356, 356a)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨으로 인하여 가변베인(354)을 고정스테이터(351)의 상측(도 8 기준)에서 회전시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 블레이드부(330) 및 스테이터부(350)와 전기적으로 연결되는 것으로, 블레이드본체(335)와 스테이터부(350)의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 센서부(380)와 전기적으로 연결될 수 있다. 센서부(380)가 블레이드부(330), 구체적으로 블레이드본체(335)의 피치각을 센싱할 수 있고, 이에 관한 정보를 제어부(370)로 전달할 수 있다.
제어부(370)는 센서부(380)로부터 블레이드본체(335)의 피치각을 센싱할 수 있고, 블레이드본체(335)의 피치각에 대응되도록 스테이터부(350), 구체적으로 가변스테이터(353)에 전기적 신호를 전달할 수 있다.
이로 인하여 베인구동부(355, 355a)가 구동되고, 베인구동부(355, 355a)로부터 동력을 전달받아 가변베인(354)이 스테이터부(350) 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도 범위에서 회전할 수 있는 효과가 있다.
다시 말하여 제어부(370)가 블레이드부(330)와 스테이터부(350)의 구동을 제어할 수 있으며, 스테이터부(350)에서 상측에 위치하는 가변스테이터(353)의 각도가 블레이드본체(335)의 각도인 피치각 변형에 연동되어 변형됨으로써 덕트부(310)로 유입되는 공기의 출구 측에서의 압력 손실을 저감시킬 수 있고, 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는 제어부(370)가 블레이드부(330), 스테이터부(350)에 각각 전기적으로 연결되어 각각의 구동을 제어하나, 블레이드부(330)와 스테이터부(350)를 연결하는 단일의 동력 전달 메커니즘(도면 미도시)이 구비될 수 있고, 제어부(370)가 상기 동력 전달 메커니즘의 구동을 제어할 수 있는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
이로 인하여 블레이드본체(335)의 피치각이 변경되면, 이에 대응되도록 가변스테이터(353)가 고정스테이터(351)의 상측(도 8 기준)에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 뒤에 설명할 가이드베인(390)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이로 인하여 블레이드부(330)의 상측(도 8 기준), 스테이터부(350)의 하측(도 8 기준)에 각각 배치되는 가이드베인(390)의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가이드베인(390)은 제어부(370)로부터 전기적 신호를 전달받아 덕트부(310)의 내측에서 회전될 수 있다.
제어부(370)가 가이드베인(390)의 구동을 제어함으로써 수직 이착륙 비행 장치(1)의 롤링(rolling) 및 요잉(yawing) 등의 기동을 제어하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 덕트부(310)의 내측에 배치되는 블레이드본체(335), 가변스테이터(353)를 동시에 제어할 수 있다.
이로 인하여 블레이드본체(335)의 피치각이 변경되어도 이에 대응되도록 가변스테이터(353)의 회전각을 변경시킬 수 있고 수직 이착륙 비행 장치(1)의 작동 조건이 변경되어도 항상 우수한 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 4, 도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 블레이드구동부(331)에 설치될 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고 블레이드-스테이터 시스템(300)과 전기적으로 연결되며 구동을 제어하는 기술적 사상 안에서 비행본체부(100)에 설치되는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 6, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(380)는 블레이드본체(335)의 피치각, 가변스테이터(353)의 회전각을 측정하는 것으로, 제어부(370)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에서는 센서부(380)가 블레이드구동부(331)에 설치되나, 이에 한정하는 것은 아니고, 블레이드본체(335)의 피치각, 가변스테이터(353)의 회전각을 측정할 수 있는 기술적 사상 안에서 다양한 변형실시가 가능하다.
본 발명에서는 센서부(380)가 제어부(370)와 독립적으로 구성되며, 제어부(370)와 전기적으로 연결되며 블레이드본체(335)의 피치각, 가변스테이터(353)의 회전각에 대한 정보를 송수신할 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고 제어부(370)와 일체로 형성되며, 블레이드본체(335)와 가변스테이터(353)와 전기적으로 연결되는 제어부(370)가 블레이드본체(335)의 피치각, 가변스테이터(353)의 회전각을 센싱하고 구동을 제어하는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 1, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드베인(390)은 블레이드부(330) 및 스테이터부(350)의 외측에 배치되는 것으로, 덕트부(310)의 내측에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가이드베인(390)은 복수 개가 구비되며, 복수 개의 가이드베인(390)은 길이 방향 축이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
복수 개의 가이드베인(390)은 덕트부(310)의 내측에 배치되도록 덕트부(310)에 연결되며, 덕트부(310)의 내주면에 회전가능하게 결합될 수 있다.
가이드베인(390)은 제어부(370)와 전기적으로 연결되며 제어부(370)로부터 전기적 신호를 전달받아 모터 등에 의해 길이 방향 축을 회전 중심축으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가이드베인(390)은 덕트부(310)로 유입되거나 덕트부(310)로부터 배출되는 공기의 유동 경로를 가이드할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가이드베인(390)은 블레이드부(330) 및 스테이터부(350)의 상측 및 하측에 배치되며 덕트부(310)에 설치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 스테이터부(350)의 하측(도 6 기준)에 배치되는 가이드베인(390)은 제어부(370)로부터 전기적 신호를 받아 구동되며 덕트부(310)의 내측에서 회전가능하다.
이로 인하여 수직 이착륙 비행 장치(1)의 롤링(rolling) 및 요잉(yawing) 등의 기동을 제어하는 효과가 있다.
상기와 같은 블레이드-스테이터 시스템(300)을 포함하는 수직 이착륙 비행 장치(1)의 작동원리 및 효과에 관하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)는 비행본체부(100), 블레이드-스테이터 시스템(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)은 비행본체부(100)의 내측에 배치되는 것으로, 덕트부(310), 블레이드부(330), 스테이터부(350), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 블레이드부(330), 스테이터부(350), 센서부(380), 가이드베인(390)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(370)는 블레이드부(330) 및 스테이터부(350), 가이드베인(390)에 전기적 신호를 전달하여 구동을 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(370)에는 블레이드부(330)와 스테이터부(350) 설정 각도에 관한 정보가 입력될 수 있다.
구체적으로 수직 이착륙 비행 장치(1)의 기동을 위한 블레이드부(330)와 스테이터부(350)의 설정 각도에 관한 정보가 입력될 수 있다.
도 1을 참조하면, 블레이드부(330)는 블레이드구동부(331), 블레이드본체(335)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드본체(335)는 블레이드구동부(331)로부터 동력을 전달받아 블레이드구동부(331) 상에서 회전가능하며, 제어부로부터 전기적 신호를 전달받아 피치각을 변경할 수 있다.
도 2, 도 3, 도 5a, 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터부(350)는 고정스테이터(351), 가변스테이터(353)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 6, 도 8을 참조하면, 고정스테이터(351)는 블레이드부(330), 구체적으로 블레이드구동부(331)와 덕트부(310) 사이에 위치 고정되며 결합될 수 있다.
고정스테이터(351)가 블레이드구동부(331)와 덕트부(310)의 내주면 사이에 위치 고정됨으로 인하여 블레이드부(330)를 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.
도 2, 도 3, 도 5을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변스테이터(353)는 고정스테이터(351)의 상측(도 2 기준)에서 소정 각도로 회전가능한 것으로 가변베인(354), 베인구동부(355, 355a)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 블레이드부(330), 스테이터부(350)로부터 블레이드본체(335)의 피치각, 가변스테이터(353)의 회전각에 관한 정보를 전달받을 수 있다.
제어부(370)는 블레이드부(330), 스테이터부(350)로부터 피치각, 회전각에 관한 정보를 직접 전달받을 수 있고, 센서부(380)로부터 피치각, 회전각에 관한 정보를 전달받을 수 있는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 4, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(370)는 블레이드부(330), 구체적으로 블레이드본체(335)의 피치각에 대응되는 스테이터부(350), 구체적으로 가변스테이터(353)의 회전각을 계산하여 가변스테이터(353)로 전기적 신호를 전달할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인구동부(355, 355a)는 샤프트부(356, 356a), 레버부(357), 동력전달부(358a)를 포함할 수 있다.
제어부(370)는 동력전달부(358a)에 전기적 신호를 전송하고, 동력전달부(358a)는 제어부(370)로부터 전기적 신호를 수신하여 구동될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부(358a)는 링 형상으로 형성되며, 덕트부(310)의 외측에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
동력전달부(358a)가 회전됨에 따라 동력전달부(358a)와 연결되는 레버부(357)가 회전되고, 레버부(357)와 결합되는 샤프트부(356, 356a)도 함께 회전될 수 있다.
샤프트부(356, 356a)는 가변베인(354)에 결합되고, 가변베인(354)의 회전 중심축을 형성함으로써 가변베인(354)이 고정스테이터(351)의 상측(도 3 기준)에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도만큼 회전될 수 있다.
도 5a, 도 5b를 참조하면, 블레이드부(330), 구체적으로 블레이드본체(335)의 회전으로 인하여 공기가 상측(도 5a 기준)에서 스테이터부(350)를 향해 유입되는데, 블레이드본체(335)의 피치각에 의해 공기의 유동이 경사지게 유입될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 블레이드본체(335)의 하측에 배치되는 가변스테이터(353), 구체적으로 가변베인(354)이 블레이드본체(335)의 피치각에 관계없이 상하 방향으로 일정하게 형성되는 경우에는 스월각이 커짐에 따라 박리 현상이 증가되며 디스월(deswirl) 기능이 저하되는 문제점이 있다.
그러나 도 5b와 같이, 블레이드본체(335)의 하측에 배치되는 가변베인(354)이 회전중심축인 샤프트부(356, 356a)를 중심축으로 하여, 블레이드본체(335)의 피치각에 대응되도록 반시계 방향(도 5b 기준)으로 소정 각도 회전됨으로 인하여, 스월각이 증가하여도, 박리 현상을 최소화하며 디스월 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 덕트부(310)의 하측, 출구 영역에서의 압력 손실을 저감시켜 수직 이착륙 비행 장치(1)의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(380)는 가변스테이터(353), 구체적으로 가변베인(354)의 회전각을 측정할 수 있고, 측정된 각도를 제어부(370)에 전기적 신호로 전달할 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고 스테이터부(350), 구체적으로 가변스테이터(353)로부터 회전각에 관한 정보를 직접 전달받을 수 있는 등 다양한 변형실시가 가능하다.
도 7을 참조하면, 제어부(370)는 센서부(380) 또는 스테이터부(350)로부터 전달받은 회전각에 관한 측정 각도와 설정 각도를 비교할 수 있다.
제어부(370)는 측정 각도와 설정 각도를 비교하여 허용 오차 범위 내인지 여부를 확인하고, 허용 오차 범위 내를 만족하지 못하는 경우에는 동력전달부(358a)에 다시 전기적 신호를 전송하여 가변베인(354)의 회전각을 조절하게 된다.
이러한 과정을 반복함으로 인하여 블레이드본체(335)의 피치각에 대응되도록 최적의 가변스테이터(353), 구체적으로 가변베인(354)의 회전각을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 가변베인(354)의 회전각이 블레이드본체(335)의 피치각의 변화에 연동되도록 제어부(370)가 블레이드부(330)와 스테이터부(350)의 구동을 제어함으로써 덕트부(310)의 출구 측에서의 압력 손실을 저감시켜 블레이드-스테이터 시스템(300)의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템을 포함하는 수직 이착륙 비행 장치의 구성, 작동원리 및 효과에 관하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)는, 비행본체부(100), 블레이드-스테이터 시스템(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드-스테이터 시스템(300)은 덕트부(310), 블레이드부(330), 스테이터부(350), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이터부(350)는 고정스테이터(351), 가변스테이터(353)를 포함할 수 있고, 가변스테이터(353)는 가변베인(354), 베인구동부(355b)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인구동부(355b)는 샤프트부(356b), 동력전달부(358b)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동력전달부(358b)는 샤프트부(356b)와 연결되는 것으로, 샤프트부(356b)에 동력을 전달할 수 있다. 동력전달부(358b)는 링 형상으로 형성되며 외부로부터 전원을 공급받아 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전이 가능하다.
동력전달부(358b)는 샤프트부(356b)와 맞물리도록 샤프트부(356b)와 접촉가능하게 배치되고, 샤프트부(356b)와 마주보는 동력전달부(358b)의 일면(도 9 기준 하면)에는 기어치가 형성될 수 있다. 기어치는 동력전달부(358b)의 하면에서 미리 설정되는 구간에 형성될 수 있다.
동력전달부(358b)와 마주보며, 접촉가능한 샤프트부(356b)의 단부의 외주면을 따라 상기 기어치와 맞물리도록 기어치가 형성될 수 있다.
이로 인하여 동력전달부(358b)가 전원을 공급받아 덕트부(310)의 외주면 둘레를 따라 회전 시 샤프트부(356b)와 기어 방식으로 연결되면서 샤프트부(356b)에 회전력을 전달할 수 있는 효과가 있다.
샤프트부(356b)가 길이 방향 중심축을 회전 중심축으로 회전됨에 따라 샤프트부(356b)와 결합되는 가변베인(354)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되게 되고, 이러한 가변베인(354)의 회전각이 블레이드본체(335)의 피치각에 대응될 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 가변베인(354)의 회전각이 블레이드본체(335)의 피치각의 변화에 연동되도록 제어부(370)가 블레이드부(330)와 스테이터부(350)의 구동을 제어함으로써 덕트부(310)의 출구 측에서의 압력 손실을 저감시켜 블레이드-스테이터 시스템(300)의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 이착륙 비행 장치(1)는, 블레이드-스테이터 시스템(300)에서 가변베인(354)에 동력을 전달하는 베인구동부(355b)가 샤프트부(356b), 동력전달부(358b)를 포함하며, 기어 방식으로 샤프트부(356b)와 동력전달부(358b)가 맞물려 회전됨에 따라 가변베인(354)의 회전각을 변경시킬 수 있는 것을 제외하고는 비행본체부(100), 덕트부(310), 블레이드부(330), 고정스테이터(351), 가변베인(354), 제어부(370), 센서부(380), 가이드베인(390)의 구성, 작동원리 및 효과가 동일하므로 이와 중복되는 범위에서의 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 블레이드-스테이터 시스템을 제공한다. 또한, 산업상 이용하는 블레이드-스테이터 시스템이 적용되는 수직 이착륙 비행 장치 등에 본 발명의 실시예들을 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 비행본체부의 내측에 배치되며 상하측이 개구되고, 내부가 중공인 덕트부;
    상기 덕트부의 내측에 회전가능하게 설치되고, 각도 변경이 가능한 블레이드본체를 포함하는 블레이드부;
    상기 블레이드부 및 상기 덕트부와 연결되며 상기 블레이드부를 지지하고, 소정 각도로 회전가능한 스테이터부; 및
    상기 블레이드부 및 상기 스테이터부와 전기적으로 연결되며, 상기 블레이드본체와 상기 스테이터부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 스테이터부의 각도는 상기 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 상기 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터부는,
    상기 덕트부와 상기 블레이드부 사이를 연결하며 위치 고정되는 고정스테이터; 및
    상기 고정스테이터의 일측에 배치되며 상기 고정스테이터에 대하여 소정 각도로 회전가능한 가변스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변스테이터는,
    상기 고정스테이터에 대하여 상대 회전하는 가변베인; 및
    상기 가변베인에 연결되며 상기 가변베인에 회전력을 전달하는 베인구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드부는,
    상기 스테이터부와 연결되며 상기 덕트부와 중심축을 공유하는 블레이드구동부; 및
    상기 블레이드구동부에 회전가능하게 결합되는 적어도 하나 이상의 상기 블레이드본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 상기 블레이드본체는 상기 블레이드구동부의 중심을 기준으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드부 및 상기 스테이터부의 외측에 배치되며, 상기 덕트부의 내측에 설치되고, 상기 덕트부로 유입되거나 상기 덕트부로부터 배출되는 공기의 유동 경로를 가이드하는 가이드베인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드베인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되며 상기 덕트부의 내측에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가이드베인은 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부의 상측 및 하측에 배치되며 상기 덕트부에 설치되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터부는 복수 개가 구비되고,
    상기 블레이드부의 중심을 기준으로 이격 배치되며 상기 덕트부에 연결되는 것을 특징으로 하는 블레이드-스테이터 시스템.
  10. 비행본체부; 및
    상기 비행본체부의 내측에 배치되며 상하측이 개구되고, 내부가 중공인 덕트부와; 상기 덕트부의 내측에 회전가능하게 설치되고, 각도 변경이 가능한 블레이드본체를 포함하는 블레이드부와; 상기 블레이드부 및 상기 덕트부와 연결되며 상기 블레이드부를 지지하고, 소정 각도로 회전가능한 스테이터부; 및 상기 블레이드부 및 상기 스테이터부와 전기적으로 연결되며, 상기 블레이드본체와 상기 스테이터부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 블레이드-스테이터 시스템;을 포함하고,
    상기 스테이터부의 각도는 상기 블레이드본체의 각도 변경에 연동되도록 상기 제어부로부터 전기적 신호를 받아 변경되는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙 비행 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스테이터부는,
    상기 덕트부와 상기 블레이드부 사이를 연결하며 위치 고정되는 고정스테이터; 및
    상기 고정스테이터의 일측에 배치되며 상기 고정스테이터에 대하여 소정 각도로 회전가능한 가변스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙 비행 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가변스테이터는,
    상기 고정스테이터에 대하여 상대 회전하는 가변베인; 및
    상기 가변베인에 연결되며 상기 가변베인에 회전력을 전달하는 베인구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙 비행 장치.
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