KR101668830B1

KR101668830B1 - 보조 로터에 의해 방출된 소음과 회전익기의 성능 모두를 최적화하기 위한 방법 및 회전익기

Info

Publication number: KR101668830B1
Application number: KR1020140172436A
Authority: KR
Inventors: 마노우소스 케라이디스
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-10-28
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: US9725164B2; CA2871223C; KR20150067728A; FR3014411A1; RU2014147694A; CN104724285B; RU2601966C2; CN104724285A; CA2871223A1; EP2883789B1; US20150158580A1; EP2883789A1

Abstract

본 발명은 회전익기(1)의 제 2 측(7)으로부터 제 1 측(6)을 분리하는 제 1의 전후방향 평면(P1)을 따라 종방향으로 연장하는 회전익기(1)에 관한 것이다. 상기 회전익기(1)에는 적어도 하나의 메인 로터(5), 보조 로터(10), 및 적어도 하나의 에어포일(25)이 제공된다. 상기 회전익기(1)는 상기 에어포일(25)을 피봇하기 위해 무버 수단(35)에 연결된 프로세서 유닛(30)을 포함하고, 이러한 프로세서 유닛(30)은 상기 회전익기(1)의 속도 파라미터(V)의 현재 값을 측정하기 위해 제 1 측정 시스템(41)에 연결되고, 에어포일의 편향 각도를 조정하기 위해 상기 파워 플랜트(90)의 파워 파라미터(W)의 현재 값을 측정하기 위해 제 2 측정 시스템(42)에 연결되어 있다.

Description

보조 로터에 의해 방출된 소음과 회전익기의 성능 모두를 최적화하기 위한 방법 및 회전익기{A METHOD FOR TENDING TO OPTIMIZE BOTH THE NOISE EMITTED BY AN AUXILIARY ROTOR AND THE PERFORMANCE OF A ROTORCRAFT, AND A ROTORCRAFT}

본 발명은 회전익기의 보조 로터가 방출한 소음과 회전익기의 성능 모두를 최적화하기 위한 방법에 관한 것이고, 또한 그러한 방법을 적용하는 회전익기에 관한 것이다.

그러므로, 본 발명은 항공기, 특히 회전익기용 테일 핀(tain fin)들의 좁은 기술 분야에 속한다.

예를 들면, 헬리콥터 타입의 회전익기는 적어도 하나의 엔진에 의해 기계적으로 구동되는 단일 메인 로터를 가질 수 있다. 이러한 메인 로터는 헬리콥터에 양력과 추진력을 제공한다.

헬리콥터에는 메인 로터를 회전시킴으로써 생성된 요 추력(thrust)을 보상하기 위해, 횡방향 추력을 발휘함으로써, 안티-토크 기능을 수행하는 보조 테일 로터가 또한 제공된다. 이 토크는 아래에서 편의상 "로터 토크"라고 부른다.

더 나아가, 이러한 보조 로터는 조종사가 양이거나 음인 횡방향 추력을 발휘함으로써, 헬리콥터의 요 움직임들을 제어할 수 있게 한다.

이러한 보조 로터는 예를 들면, 항공기의 테일 붐(tail boom)에 의해 운반된 테일 핀 상에 배치될 수 있다. "핀(fin)"이라는 용어는 수직 평면에 실질적으로 포함되고 높이 방향으로 연장하는 유선형의 몸체를 가리킨다. 그렇지만, 이러한 핀은 이러한 수직의 전후방향 대칭 평면에 대해 경사져 있을 수 있다. "수직 핀"이라는 용어가 때때로 사용된다.

덮개가 없는(unducted) 보조 로터가 알려져 있고, 이후 편의상 이를 "종래의(conventional)" 보조 로터라고 부른다. 일반적으로, 덮개가 없는 보조 로터는 테일 핀의 상부 끝에서 옆으로 장착된다.

그러한 덮개가 없는 보조 로터는 널리 사용되고 있다. 그렇지만, 예를 들면 상표명 페테스트론(Fenestron

)이라고 알려진 바와 같은 덮개가 있는 보조 로터를 구현하는 것이 가능하다.

덮개가 있는 보조 로터는 헬리콥터의 테일 핀을 통해 제공된 덕트에서 배치된 로터를 포함한다. 그러한 덕트의 대칭축은 실질적으로 헬리콥터의 수직인 전후방향(anteroposterior) 대칭 평면에 수직이다.

보조 로터의 덮개가 있거나 없는 성질과는 무관하게, 테일 핀은 요 움직임을 제어하는데 관여한다. 핀은 헬리콥터가 전진 비행하는 동안 횡방향 양력을 발생시킨다. 헬리콥터의 전진 속도가 클수록, 이러한 횡방향 양력도 크다.

그러므로, 덮개가 있거나 없는 보조 로터는 회전익기의 요 움직임들을 제어하는 것을 가능하게 한다. 그렇지만, 보조 로터는 회전익기의 비행 스테이지(stage)에 의존하는 더 크거나 더 작은 양의 소음을 발생시킬 수 있다.

특허 문헌 FR2338845는 엔진에 의해 구동된 로터를 가지는 헬리콥터를 참조하고 있다.

특허 문헌 FR2338845는 엔진에 의해 구동된 피치가 고정된 덮개가 있는 프로펠러에 의해 헬리콥터가 한쪽으로 흔들리는 것을 제어하는 것을 제공하고, 이 경우 프로펠러의 추력은 프로펠러의 덕트에 위치한, 피치가 가변 날개(vane)들에 의해 조정된다. 그러므로, 보조 로터는 덮개가 있는 로터의 덕트에 배치된 날개들과 프로펠러가 제공된 덮개가 있는 로터이다.

특허 문헌 EP0867364는 메인 로터의 회전 속도를 감소시키고, 그에 따라 보조 로터와 움직일 수 있는 핀 요소를 제어함으로써, 회전익기가 방출하는 소음을 감소시키는 것을 제안한다. 보조 로터의 블레이드들의 피치와 움직일 수 있는 핀 요소의 받음 각도가 메인 로터가 발휘한 토크와 대기 속도에 기초하여 결정된다.

특허 문헌 US6290171은 양력과 추진력을 헬리콥터에 제공하기 위해 메인 로터에 의해 발생된 토크에 맞서기 위해 하이브리드 안티-토크 시스템을 제어하기 위한 장치를 제공하고, 이는

·제어 가능하고, 안티-토크 측면 추력을 발휘하는 안티-토크 보조 로터; 및

·안티-토크 횡방향 추력을 발생시키고 제어 가능한 적어도 하나의 스티어링(steering) 에어포일을 포함한다.

이러한 장치는,

·상기 에어포일에 의해 실행되기에 적합한, 제 1 제어 지시(order)의 적어도 일 부분을 나타내는 양력을 발생시키도록 최우선적으로 상기 에어포일을 제어하고,

·상기 에어포일과 상기 보조 로터의 결합된 작용이 헬리콥터에 관한 요 제어 지시를 나타내도록 상기 보조 로터를 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.

특허 문헌 EP1547919는 헬리콥터의 구조체에 의해 발생된 진동을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 설명한다. 이러한 진동은 항공기에 양력과 추진력을 제공하는 메인 로터로부터 생기는 공기의 흐름과, 동체를 따라 흐르는 공기의 흐름으로부터 초래된다. 이러한 방법 및 장치는 측정된 진동에 반대되는 힘을 발생시키도록, 테일 핀의 입사 각도를 결정하기 위해, 진동 측정을 이용한다.

특허 문헌 EP0566452는 단일 메인 리프트(lift)와 추진 로터, 및 안티-토크 시스템을 갖는 헬리콥터를 설명한다. 이러한 안티-토크 시스템은

·상기 메인 로터에 관한 엔진 수단으로부터 회전 구동되고 제어 가능한 안티-토크 측면 추력을 발휘하는 안티-토크 보조 로터; 및

·안티-토크 횡방향 양력을 발생시키기 위한 제어 가능한 편향의 적어도 하나의 스티어링 에어포일을 포함한다.

그러한 상황 하에서, 헬리콥터는 상기 메인 로터의 집합적인 피치 각도의 함수와, 상기 헬리콥터의 전진 속도의 함수로서 상기 스티어링 에어포일의 편향 각도를 자동으로 제어하기 위한 수단을 포함한다.

마지막으로, 특허 문헌 DE1144116은 보조 로터를 운반하는 핀과 피봇 가능한 제어 표면을 설명한다.

특허 문헌 US2012/104156도 알려져 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 회전익기의 보조 로터에 의해 방출된 소음을 최적화하기 위한 방법을 제안하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 회전익기의 보조 로터가 방출한 소음을 최소화하기 위한 방법을 제안한다. 이러한 회전익기는 회전익기의 제 1 측과 제 2 측 사이의 제 1의 전후방향 평면을 따라 종방향으로 연장한다. 그러므로, 회전익기는 제 1 측으로부터 제 2 측까지 옆으로 연장한다.

또한, 회전익기에는 적어도 하나의 메인 로터가 제공되고, 이러한 회전익기는 또한 그러한 회전익기의 요 움직임을 제어하기 위한 제어 가능한 측면 추력을 발휘하는 보조 로터를 갖는다. 그러한 경우 그러한 측면 추력은, 회전익기 동체 상의 상기 메인 로터에 의해 발생된 토크를 거스르기 위해 제 2 측 쪽으로 향한다. "제 2 측 쪽으로 향한 추력"이라는 용어는, 보조 로터로부터 제 1 측 쪽으로 가는 방향으로 작용하는 추력을 의미하기 위해 사용된다.

회전익기는 또한 메인 로터 및 보조 로터를 회전 구동하기 위한 파워 플랜트(power plant)를 갖는다.

회전익기는 또한 높이 방향으로 연장하고 횡방향 추력을 발생시키는 조종 가능한(steerable) 에어포일이 적어도 부분적으로 제공된 테일 핀을 가지고, 이 경우 그러한 에어포일은 그것이 후연(trailing edge)을 가지는, "제 2(second)" 평면이라고 부르는 기준 평면에 그러한 에어포일이 존재할 때, 0인 편향 각도를 나타낸다. 그러므로, 그러한 에어포일은 전연과 후연 사이의 코드(chord) 방향으로 규정되는 몸체를 포함한다.

그러므로, 에러포일은 낮은 부분으로부터 높은 부분 쪽으로 수지기으로 연장하고, 전연으로부터 후연 쪽으로 종방향으로 연장한다. "상기 에어포일이 "제 2" 평면이라고 부르는 기준 평면에 존재할 때"라는 용어는, 상기 에어포일의 기준 코드가 제 2 평면에 존재할 때 상기 에어포일이 발견될 위치를 가리키기 위해 사용된다.

이 방법에서, 에어포일의 편향 각도는 그러한 에어포일이 제 2 평면에 대해 음(negative)인 편향 각도를 나타내도록 상기 에어포일의 후연이 상기 제 2 측 쪽으로 향하거나, 상기 에어포일이 상기 제 2 평면에 대해 양(positive)인 편향 각도를 나타내도록 상기 에어포일의 후연이 상기 제 1 측 쪽으로 향하도록 제어되고, 그러한 경우 상기 에어포일은 보조 로터로 하여금 회전익기의 성능을 최적화하고 보조 로터에 의해 발생된 소음을 최소화하려고 하는 적어도 하나의 미리 결정된 동작점 쪽으로 향하게 하는 기능을 갖고, 그러한 경우, 상기 에어포일의 편향은 적어도, 회전익기의 속도 파라미터의 현재 값과 상기 파워 플랜트의 파워 파라미터의 현재 값의 함수로서 제어된다.

관례상, 편향 각도는

·제 2 평면에 에어포일이 있을 때 0이고,

·에어포일이 제 1 측 쪽으로 돌려짐으로써, 제 2 평면에 대해 각이 지게 치우쳐 있을 때는 양이며,

·에어포일이 제 2 측 쪽으로 돌려짐으로써, 제 2 평면에 대해 각이 지게 치우쳐 있을 때는 음인 것으로 간주된다.

더 나아가, 관례상, 양인 편향 각도는 음인 편향 각도보다 큰 것으로 간주된다.

따라서, 에어포일은 최소인 음의 편향 각도와 최대인 양의 편향 각도 사이에 있는 편향 각도를 나타내기 위해 피봇팅 움직임들을 수행할 수 있다.

이러한 방법에서는, 이러한 편향 각도가 보조 로터에 의해 발생된 소음을 최소화하는 적어도 하나의 동작점 쪽으로 보조 로터가 향하게 하도록 제어된다. 그러므로, 에어포일은 보조 로터가 성가신 소리를 감소시키고 항공기의 성능을 향상시키려고 하는 상태 하에 놓일 수 있게 한다.

이러한 편향 각도는 음향상 편안함의 관점으로부터 보조 로터에 의해 발생된 추력을 최적화하지만, 한편으로는 받아들일 수 있는, 회전익기에 관한 성능을 보존하도록 제어된다.

그 결과, 보조 로터로부터의 추력은 에어포일의 각도 위치의 함수로서 적응된다. 이러한 적응은 보조 로터로 하여금 최적의 동작점들 쪽으로 향하게 시도한다. 그러므로, 에어포일은 회전익기에 관한 성능 목표와 함께 음향 목표를 가능한 잘 충족시키기 위해, 보조 로터에 의해 발생된 추력이 증가 또는 감소될 수 있게 한다.

에어포일의 편향 각도를 제어하기 위해, 본 발명의 방법은 회전익기의 속도 파라미터의 현재 값과 상기 파워 플랜트의 파워 파라미터의 현재 값을 사용한다.

이러한 방법은 덮개가 있는 보조 로터와 덮개가 없는 보조 로터 모두에 동등하게 잘 적용된다.

이러한 방법은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

그러므로, 예를 들면 상기 속도 파라미터는 적어도 대기 속도와 지상(ground) 속도를 포함하는 목록으로부터 선택된다.

이들 대기 속도 및 지상 속도는 종래의 제 1 측정 시스템을 이용하여 측정된다. 예를 들면, 대기 속도는 피토관(Pitot tube)의 도움으로 결정될 수 있다. 더 나아가, 지상 속도는 약어가 GPS인 위치결정(positioning) 시스템이나, 실제로는 예를 들면 도플러(Doppler) 레이더에 의해 얻어질 수 있다.

예를 들자면, 파워 플랜트는 적어도 하나의 엔진과, 각각의 엔진과 메인 로터 사이에 끼여 있는 메인 기어박스를 포함하고, 파워 파라미터는 상기 적어도 하나의 엔진에 의해 생긴 총 파워; 상기 적어도 하나의 엔진에 의해 발생된 총 토크; 메인 기어박스에 전달된 파워; 메인 기어박스에 전달된 토크; 및 상기 메인 로터를 구동하는 마스트(mast) 상에 발휘된 토크를 적어도 포함하는 목록으로부터 선택될 수 있다.

파워 플랜트의 이들 파워 파라미터들은 종래의 제 2 측정 시스템의 도움으로 측정될 수 있다. 이러한 제 2 측정 시스템은 보통 말하는 그러한 파워 또는 파라미터 성질의 함수로서의 토크를 결정하는 기능을 갖는 종래의 시스템일 수 있다.

그러므로, 이러한 제 2 측정 시스템은 회전 샤프트에 의해 전달된 토크를 측정하기 위한 제 1 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 장치는 소리 바퀴(phonic wheel)들을 가지는 토크 미터(meter)일 수 있다.

파워 파라미터가 보통 말하는 그러한 파워일 때, 제 2 파라미터 시스템은 또한 예를 들면 소리 바퀴와 같은 장치처럼, 상기 샤프트의 회전 속도를 측정하는 제 2 장치를 포함할 수 있다.

제 2 측정 시스템은 또한 계산 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 계산 유닛은 상기 회전 속도를 상기 토크에 곱함으로써 파워를 결정한다.

게다가, 이러한 회전익기는 그 위에 상기 에어포일만으로 구성된 테일 핀, 또는 상기 에어포일을 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면이 제공된 정지된(stationary) 테일 핀, 또는 실제로는 상기 에어포일을 나타내는 것과 함께 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면이 제공된 움직일 수 있는 테일 핀으로 구성할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 에어포일은 아마도 또한 조정 가능한 제어 표면 또는 실제로는 정지된 테일 핀 상에 배치된 조정 가능한 제어 표면을 가지는, 조정 가능한 테일 핀일 수 있다.

또한, 본 발명에서는

·-15°와 0°의 범위에 있는 각도와 같이, 회전익기에 있어서 저속으로 하강 비행하는 스테이지 동안 작은 음의 편향 각도로 상기 에어포일의 위치를 정하는 것;

·회전익기의 고속으로 하강 비행하는 스테이지 동안이나, -15°의 각도와 같이 자동 회전(auto-rotation)할 때, 큰 음의 편향 각도로 상기 에어포일의 위치를 정하는 것; 및

·35°의 각도와 같이, 상승 비행하는 스테이지 동안 양의 편향 각도로 상기 에어포일의 위치를 정하는 것이 가능하다.

에어포일이 음의 편향 각도를 나타낼 때에는, 메인 로터에 의해 동체 상에 발휘되는 토크에 더해지는 토크를 감소시키기 위해서는, 테일 핀으로부터의 측면 양력이 감소된다. 이러한 토크에 있어서의 감소를 보장하기 위해, 항공기의 요 각도를 일정하게 유지하도록 보조 로터가 발생시킨 추력을 증가시키는 것이 적절하다.

반대로, 에어포일이 양의 편향 각도를 나타낼 때에는, 테일 핀으로부터의 측면 양력이 증가된다. 이러한 토크에 있어서의 증가를 보상하기 위해서는, 보조 로터가 발생시킨 추력을 감소시키는 것이 적절하다.

그러한 상황 하에서, 이러한 방법은 여러 비행 스테이지 동안 회전익기의 성능과 회전익기가 방출한 소음을 최적화하는 경향이 있다.

순항 비행 스테이지 동안에는, 회전익기의 테일 핀이 동체 상의 메인 로터에 의해 발휘된 토크를 보상하기에 적합한 토크를 생성할 수 있는 측면 추력을 발생시킬 수 있다.

그러면, 보조 로터는 선택적으로 정지될 수 있다. 그렇지만, 덮개가 있는 보조 로터는 그것의 덕트 내에서 재순환하는 유체의 시끄러운 현상을 일으킬 수 있다.

그러한 경우 본 발명은 보조 로터의 작동을 요구하면서 테일 핀으로부터의 측면 추력을 감소시키기 위해, 음인 편향 각도로 에어포일을 배치하는 것을 제안한다. 그럴 경우 유체 재순환 현상은 최소로 감소된다.

이러한 방법은 그것이 심지어 불리하게 되는 것처럼 보일지라도 보조 로터가 작동되게 하기 한은 놀란 만한 것으로 보인다. 그렇지만 작은 음의 각도가 보조 로터의 작동으로부터 요구된 파워를 최소화하는 역할을 하여, 받아들일 수 있는 성능을 보존한다.

게다가, 이러한 방법은 순항 비행 스테이지 동안 방출되는 소음에 대한 핀의 영향을 최소화함으로써, 큰 치수를 가진 테일 핀을 사용하는 것을 가능하게 한다. 그러한 테일 핀은 유리하다. 그러한 테일 핀은 보조 로터의 안티-토크 작용에 기여하고, 따라서 선택적으로 일정한 종래 기술의 실시예들에서보다 파워를 덜 요구하는 보조 로터가 설치될 수 있게 할 수 있다. 그로 인해 생기는 파워 절감은 회전익기의 적재량(payload) 증가를 가져올 수 있다.

연료 소모 또한 최적화될 수 있다.

하강 비행 스테이지 동안에는, 큰 치수를 가진 테일 핀이 순항 비행 동안 생긴 측면 추력과 실질적으로 등가인 많은 양의 측면 추력을 발생시킬 수 있다. 그렇지만, 로터로 인해 생기는 토크는 줄어드는 경향이 있다. 그러한 상황 하에서는, 이러한 측면 추력이 메인 로터에 의해 동체에 발휘된 로터 토크보다 큰 토크를 동체에 발생시킬 수 있다. 이는 항공기에 관한 일정한 요 각도를 유지하기 위해, 보조 로터를 이용하는 음의 추력을 발생시킴으로써 되받아쳐야 할 필요가 있는 회전익기의 요 움직임을 초래한다.

그러한 음의 추력은 소음을 발생시키고, 특히 조종사가 제어하기가 더 어렵게 함으로써, 회전익기의 성능을 떨어뜨릴 수 있다.

그러므로, 본 발명은 로터 토크보다 큰 토크를 생성하는 것을 회피하도록, 크고 음인 편향 각도로 에어포일의 위치를 정하는 것을 제안한다.

이러한 에어포일은 또한 자동 회전 비행 스테이지 동안 이러한 목적을 위해 이용될 수 있다.

그러한 경우 동체 상의 메인 로터에 의해 발휘된 로터 토크는 낮다. 그러한 상황 하에서, 에어포일은 작거나 심지어 0인 테일 핀으로부터의 측면 추력을 유도하기 위해, 큰 음의 편향 각도로 위치가 정해질 수 있다.

자동 회전시, 그리고 또한 빠른 하강 동안, 보조 로터는 테일 핀에 의해 발생된 임의의 측면 추력을 되받아치기 위한 것이 아니라, 주로 항공기의 요 움직임을 제어하기 위해 사용된다. 그러므로, 본 발명은 보조 로터를 이용함으로써 요를 제어하기 위한 최적화된 마진(margin)을 제공한다. 게다가, 이러한 보조 로터에 의해 방출된 소음은, 특히 음인 추력으로 작동하는 것을 회피함으로써, 감소될 수 있다.

상승 비행 스테이지 동안에는, 메인 로터가 심하게 응력을 받아서 동체 상에 많은 양의 로터 토크를 유도시킨다. 이러한 로터 토크는 일반적으로 보조 로터에서 생긴 많은 양의 추력을 발생시킴으로써 되받아쳐진다. 이러한 높은 레벨의 추력은 소음을 발생시킨다.

또한, 이렇게 보조 로터로 작동하는 것은 많은 양의 파워를 필요로 한다. 메인 로터용으로 이용 가능한 파워는 감소되어, 회전익기의 성능, 특히 그것의 상승 속도(rate)를 감소시킨다.

반대로, 본 발명은 상승 비행 스테이지 동안 양의 편향 각도로 에어포일의 위치를 정하는 것을 제안한다. 그러한 경우 보조 로터는 종래 기술의 특정 실시예들에 비해 더 작은 양의 추력을 발생시켜 전술한 결점들이 감소될 수 있게 할 필요가 있다.

또한, 에어포일은 보조 로터가 고장인 경우 양의 편향 각도로 위치가 정해질 수 있다. 동체 상에서 에어포일에 의해 발생된 토크는 많은 양의 로터 토크가 보상될 수 있게 한다. 따라서 본 발명은 항공기의 하강 속도 감소를 가능하게 한다. 특히, 본 발명은 보조 로터가 고장인 경우 하강 후 수행될 필요가 있는 활주 착륙(running landing) 동안 항공기의 전진 속도를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

게다가, 제 2 평면이 제 1의 전후방향 평면에 대해 양의 각도를 나타내도록 제 1의 전후방향 평면에 대해 제 2 평면을 경사지게 할 수 있고, 이러한 경우 에어포일의 후연은 그러한 에어포일이 제 2 평면에 존재할 때 제 1 측 쪽으로 향한다.

이러한 특징은 에어포일의 편향 각도가 0일 때 전진 비행 동안 들어오는 대기(air)에 대해 에어포일에 양의 각도를 주는 것을 가능하게 한다.

마찬가지로, 에어포일에 양의 캠버(camber)를 주는 것이 가능하고, 그러한 경우 에어포일은 제 2 측 쪽으로 향한 가운데가 위로 휘어진 면을 나타낸다.

게다가, 회전익기의 상기 속도 파라미터와 파워 플랜트의 상기 파워 파라미터의 함수로서 에어포일에 관한 목표 각도를 제공하는 관계식의 도움으로, 에어포일의 배향(orientation)을 제어하는 것이 가능하다.

이러한 관계식은 선택적으로 다음과 같은 수학식들을 포함한다:

여기서,

· "δ"는 목표 각도를 나타내고;

· "δ1"과 "δ2"는 계산 파라미터들을 나타내며;

· "δmax"과 "δmin"는 각각 미리 결정된 양의 임계 각도와 음의 임계 각도를 나타내고;

· "V1", "V2", "V3", 및 "V4"는 미리 결정된 속도 파라미터들을 나타내며;

· "V"는 속도 파라미터의 현재 값을 나타내고;

· "W1"과 "W2"는 미리 결정된 파워 파라미터들을 나타내며;

·"W"는 파워 파라미터의 현재 값을 나타내고;

·"sw"는 미리 결정된 조정 파라미터를 나타내며;

·"A"와 "B"는 상기 조정 파라미터의 함수들인 변수들을 나타낸다.

이 경우, 예를 들자면 "δmax", "δmin", "V1", "V2", "V3", "V4", 및 "W1"과 "W2"는 그것들이 특정 회전익기 및/또는 특정 임무(mission)와 매칭되도록 테스트들 및/또는 시뮬레이션들을 수행하는 제작자에 의해 결정된다.

변수인 "A"와 "B"는 미리 결정된 임계 각도를 유도하기 위해 테스트들이나 시뮬레이션을 통해 제작자에 의해 결정된다. 예를 들면, 이들 변수인 "A"와 "B"는 다음과 같은 공식들: 즉

A = 0.1 ×[sw] 그리고 B = -21 ×[sw]

을 이용하여 결정될 수 있다.

제 1 구현예에서, 조정 파라미터는 미리 결정된 값과 같다. 그러한 경우 에어포일에 적용된 편향 각도는 목표 각도와 같다.

예를 들자면, 미리 결정된 각도는 0일 수 있다.

이러한 관계는 현재 속도 파라미터와 현재 파워 파라미터의 함수로서 편향 각도를 결정하기 위한 단일 시트(sheet)를 규정하는 것을 가능하게 한다.

이러한 시트는 특히 전이 구역(transition zone)들: 즉

·편향 각도가 최대일 때 양의 임계 각도에 도달하고 낮은 속도로 도달되는 제 1 구역(Z1);

·편향 각도가 최대일 때 양의 임계 각도에 도달하고, 중간인 전진 속도와 파워 플랜트에 의해 생긴 높은 파워로 도달되는 제 2 구역(Z2);

·예를 들면, 0에 가깝거나 0과 같은 것처럼, 편향 각도가 중간 편향에 위치하고, 높은 전진 속도로 그리고 파워 플랜트에 의해 생긴 높은 파워로 도달되는 제 3 구역(Z3); 및

·편향 각도가 음의 임계값에 도달하게 작고, 높은 전진 속도로 그리고 파워 플랜트에 의해 생긴 낮은 파워로 도달되는 제 4 구역(Z4)

에 의해 서로 연결되는 4개의 상이한 작동 구역을 가질 수 있다.

제 2 구현예에서는, 다음 단계들: 즉

·상기 관계식의 적용시 목표 각도와 같은 최대 각도를 결정하고, 예를 들면 -1과 같은 제 1 값을 조정 파라미터에 주는 단계;

·상기 관계식의 적용시 목표 각도와 같은 최소 각도를 결정하고, 예를 들면 +1과 같은 제 2 값을 조정 파라미터에 주는 단계;

·상기 보조 로터의 블레이드들의 현재 집합적인(collective) 피치를 측정하는 단계;

·상기 피치가 미리 결정된 설정값(setpoint) 피치보다 크는 한, 에어포일의 상기 편향 각도가 상기 최대 각도 쪽으로 가게 함으로써, 최대 각도 이하로 제한되는 편향 각도를 증가시키는 단계;

·상기 피치가 미리 결정된 설정값 피치 미만인 한, 에어포일의 상기 편향 각도가 상기 최소 각도 쪽으로 가게 함으로써, 최소 각도 이상으로 제한되는 편향 각도를 감소시키는 단계; 및

·상기 편향 각도를 수정하는 것과 동시에 상기 피치를 자동으로 수정하는 단계가 수행된다.

이러한 관계는 각각 최대 각도와 최소 각도를 결정하는 역할을 하는 상측 시트와 하측 시트를 규정하는 것을 가능하게 한다. 각각의 시트는 4개의 전술한 구역을 포함할 수 있다.

그럴 경우 에어포일의 편향 각도는 이들 상측 시트 및 하측 시트에 의해 제한된다.

그러한 상황 하에서, 편향 각도는 보조 로터의 블레이드들의 현재 집합적 피치의 함수로서 결정되지만, 한편으로는 상측 시트와 하측 시트에 의해 제한된다.

이러한 제 2 구현예는 보조 로터가 미리 결정된 작동 점에서 작동하게 하려고 애쓴다. 그러면, 제작자는 보조 로터를 이러한 작동 점으로 가져갈 블레이드들의 피치를 결정한다.

이러한 작동 점은 보조 로터로 하여금 양의 측면 추력을 발생시키게 할 수 있다.

블레이드들의 집합적 피치가 설정점 피치보다 클 때, 테일 핀으로부터의 측면 양력은 최대 각도 쪽으로 향하게 하는 것과 같이, 편향 각도를 증가시킴으로써 증가된다. 동시에 오토파일롯(autopilot) 시스템은 보조 로터의 블레이드들의 집합적 피치를 감소시키도록 보조 로터에 작용한다.

블레이드들의 집합적 피치가 설정점 피치 미만일 때에는, 테일 핀으로부터의 측면 추력이, 예를 들면 최소 각도 쪽으로 향하게 하는 것과 같이 편향 각도를 감소시킴으로써 감소된다. 동시에, 오토파일롯 시스템은 보조 로터의 블레이드들의 집합적 피치를 증가시키도록 보조 로터에 작용한다.

또한, 보조 로터의 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 수동(manual) 제어 수단을 포함하는 항공기의 경우, 조종사가 상기 제어 수단을 작동시키는 한 편향 각도에 임의의 수정을 가하는 것을 억제할 수 있다. 그렇게 되면 제 2 구현예가 억제된다.

하나의 회전익기는 전술한 구현예들 모두를 이용할 수 있고, 바라는 작동 모드를 조종사가 선택하는 것이 가능하다는 점이 주목되어야 한다.

방법 외에, 본 발명은 제 1 측을 회전익기의 제 2 측으로부터 분리하는 제 1의 전후방향 평면을 따라 종방향으로 연장하는 회전익기를 제공하고, 이 경우 상기 회전익기에는 적어도 하나의 메인 로터가 제공되며, 상기 회전익기의 요 움직임을 제어하기 위해 제어 가능한 측면 추력을 발휘하는 보조 로터가 제공되고, 상기 추력은 회전익기의 동체에 상기 메인 로터에 의해 발생된 토크를 되받아치기 위해 상기 제 2 측 쪽으로 향하며, 상기 회전익기는 메인 로터와 보조 로터를 회전 구동하기 위한 파워 플랜트를 포함하고, 상기 회전익기는 높이 방향으로 연장하고 적어도 부분적으로 제어 가능한 편향의 편향 가능한 에어포일이 제공되며 횡방향 양력을 발생시키는 테일 핀을 포함하며, 상기 에어포일은 그것이 제 2 평면에 존재할 때 0인 편향 각도를 나타내고, 후연을 가진다.

본 발명의 회전익기는 에어포일이 피봇하게 하기 위해 무버(mover) 수단에 연결된 프로세서 유닛을 포함하고, 이러한 프로세서 유닛은 회전익기의 속도 파라미터의 현재 값을 측정하기 위한 제 1 측정 시스템과, 상기 파워 플랜트의 파워 파라미터의 현재 값을 측정하기 위한 제 2 측정 시스템에 연결되며, 그런 다음 상기 프로세서 유닛은 전술한 방법을 적용한다.

그 결과, 프로세서 유닛은 그러한 방법을 수행하기 위해 비휘발성 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서와 같은 계산 수단을 포함할 수 있다.

그러므로, 프로세서 유닛은 에어포일이 제 2 평면에 대해 양인 편향 각도를 나타내도록 그것의 전연을 제 1 측 쪽으로 향하게 하거나, 에어포일이 제 2 평면에 대해 음인 편향 각도를 나타내도록 그것의 후연을 제 2 측으로 향하게 함으로써, 에어포일의 편향을 제어하기 위해 무버 수단과 교신을 행한다. 이러한 목적을 위해, 프로세서 유닛은 적어도 회전익기의 속도 파라미터의 현재 값과 상기 파워 플랜트의 파워 파라미터의 현재 값의 함수로서 상기 에어포일의 편향 각도를 제어한다.

그런 다음, 회전익기는 상기 에어포일을 나타내는 편향 가능한 테일 핀이나, 상기 에어포일을 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면이 제공된 정지된 테일 핀, 또는 함께 상기 에어포일을 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면을 갖는 움직일 수 있는 테일 핀을 포함할 수 있다.

또한, 제 2 평면은 제 1의 전후방향 평면에 대한 양의 각도를 나타낼 수 있고, 상기 후연은 상기 에어포일이 상기 제 2 평면에 존재할 때 상기 제 1 측 쪽으로 향한다.

게다가, 에어포일은 양의 캠버를 가질 수 있고, 상기 에어포일은 제 2 측 쪽으로 향한 가운데가 위로 휜 면을 나타낸다.

또한, 제 1 및/또는 제 2의 전술한 구현예를 수행하기 위해, 프로세서 유닛은 회전익기의 속도 파라미터와, 파워 플랜트의 파워 파라미터의 함수로서 에어포일에 관한 목표 각도를 제공하는 관계를 저장하는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

본 발명의 회전익기는 또한 보조 로터의 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 수동 제어 수단을 포함할 수 있고, 그러한 제어 수단은 측정 장치들을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 프로세서 유닛과 교신을 행한다.

본 발명과 그것과 장점들은 첨부 도면들을 참조하고 예시를 통해 주어지는 실시예들의 이어지는 설명으로부터 더 상세히 드러난다.

도 1은 본 발명의 항공기의 도면.
도 2는 움직일 수 있는 에어포일을 운반하는 정지 테일 핀을 보여주는 도면.
도 3은 움직일 수 있는 테일 핀을 보여주는 도면.
도 4는 가운데가 위로 휜 에어포일을 보여주는 도면.
도 5는 양의 편향 각도 또는 음의 편향 각도를 갖는 움직일 수 있는 에어포일의 위치 선정을 설명하는 도면.
도 6은 제 1 구현예를 보여주는 도면.
도 7은 제 2 구현예를 보여주는 도면.

2개 이상의 도면에 나타나는 요소들은 그러한 도면들 각각에서 동일한 참조 번호가 주어진다.

도 1은 동체(2)를 가지는 회전익기(1)를 보여준다. 동체(2)는 코 부분(nose)(3)으로부터 테일(4) 까지 전후방향 대칭 평면(P1)을 따라 종방향으로 연장한다. 동체(2)는 또한 제 1 측(6)으로부터 제 2 측(7)까지 횡방향으로 연장한다.

동체(2)는 또한 적어도 양력 부분과 가능하게는 또한 회전익기(1)의 추진력을 제공하는 적어도 하나의 메인 로터(5)를 가진다.

메인 로터(5)는 제 1 방향(S1)으로 회전 운동을 수행하는 복수의 블레이드를 가진다. 이러한 움직임 동안, 하나의 블레이드는 보통 제 1 측(6)으로부터 제 2 측(7) 쪽으로 움직이는 "후퇴하는(retreating)" 블레이드라고 부른다. 역으로, 어떤 블레이드는 보통 제 2 측(7)으로부터 제 1 측(6) 쪽으로 움직이는 "전진하는(advancing)" 블레이드라고 부른다.

이러한 메인 로터의 회전 운동은 제 1 방향(S1)과는 반대되는 제 2 방향(S2)에서의 동체(2) 상에서의 한쪽으로 흔들리는 로터 토크를 일으킨다. 그럴 경우 로터 토크는 회전익기의 한쪽으로 흔들리는 각도를 변경하는 경향이 있다.

그러한 상황 하에서, 회전익기는 그러한 회전익기의 요 움직임들을 제어하기 위한 적어도 하나의 보조 로터(10)를 가진다.

이러한 보조 로터(10)는 보통 회전익기의 종방향 단부들 중 하나에 배치된다. 그러므로, 그러한 보조 로터(10)는 회전익기의 테일(4), 그리고 특히 테일 핀(20)에 배치된다.

보조 로터는 도 1에 도시된 바와 같이 덮개가 없는(unducted) 로터이거나 덮개가 있는 로터일 수 있다.

보조 로터(10)는 측면 추력(100)을 발생시킨다. 이러한 측면 추력(100)은 페달(pedal)들과 같은 종래의 제어 수단(50)을 이용하여 제어될 수 있다.

로터 토크에 맞서기 위해, 측면 추력은 "양의(positive)" 추력(101)이라고 부르고, 이러한 양의 추력은 제 2 측(7) 쪽으로 향한다. 보조 로터는 또한 제 1 측(6) 쪽으로 향하는 음의 추력(102)을 발휘할 수 있다.

메인 로터(5)와 보조 로터(10)를 구동하기 위해, 회전익기는 파워 플랜트(90)를 포함한다. 이 파워 플랜트(90)는 적어도 하나의 엔진(91)과, 메인 로터(5)와 적어도 하나의 엔진(91) 사이에 끼어 있는 메인 기어박스(92)를 가진다.

회전익기(1)는 또한 조정 가능한 횡방향 추력(111,112)을 발생시키기 위해 피봇될 수 있는 움직일 수 있는 에어포일(25)을 적어도 부분적으로 포함하는 테일 핀을 가진다.

이러한 에어포일(25)은 제 1 평면(P1)에 대한 일정한 각도를 나타내는 실질적으로 수직인 평면에서 높이 방향으로 연장한다.

도 1 및 도 2의 변형예에서, 회전익기(1)는 정지된(stationary) 테일 핀(20)을 나타낸다. 에어포일(25)은 상기 에어포일을 나타내기 위해, 정지된 테일 핀에 힌지된(hinged) 제어 표면(26)을 포함한다.

도 3의 변형예에서는, 회전익기가 움직일 수 있는 테일 핀을 포함하는 에어포일을 가진다. 이러한 테일 핀은 전체가 움직일 수 있고, 상기 에어포일을 나타낸다.

도시되지 않은 일 변형예에서는, 회전익기가 그 자체가 움직일 수 있는 제어 표면을 운반하는 움직일 수 있는 테일 핀을 포함하는 에어포일을 가진다.

또한, 그리고 도 4를 참조하면, 에어포일(25)은 선택적으로 양의 캠버(camber)를 포함하고, 그러한 경우 에어포일(25)은 제 2 측(7)을 향하는 가운데가 위로 휜 면을 나타낸다.

변형예와는 독립적으로 그리고 도 1을 참조하면, 에어포일(25)은 그것의 기준 코드(reference chord)가 제 2 평면(P2)에 있을 때 0인 편향 각도(200)를 나타낸다. 그러한 에어포일은 중간 위치에 있고, 이러한 중간 위치의 어느 일측 상에서 편향될 수 있다.

제작자는 에어포일이 제 2 평면(P2)에 위치하도록 중간 위치에 있을 때 전달될 적절한 양의 양력을 결정하기 위해 테스트들이나 시뮬레이션을 수행할 수 있다는 점이 이해될 수 있다.

편향 각도는 제 2 평면(P2)에 대해 측정된다. 이러한 제 2 평면(P2)은 제 1 평면(P1)과 일치할 수 있다. 그렇지만, 제 2 평면(P2)은 도시된 변형예에서처럼, 제 1 평면(P1)에 대해 양의 각도(300)를 나타낼 수 있다.

그러한 경우, 에어포일은 제 2 평면(P2)에 대한 편향 각도를 나타내기 위해 움직여질 수 있다.

관례상, 에어포일(25)은 그것의 후연(27)이 회전익기의 제 1 측(6), 즉 도 1에서의 제 2 평면의 우측에 위치하도록, 제 2 평면(P2)으로부터 멀어지게 움직일 때 양의 편향 각도를 나타낸다. 역으로, 에어포일(25)은 그것의 후연(27)이 회전익기의 제 2 측(7), 즉 도 1에서의 제 2 평면의 좌측에 위치하도록, 제 2 평면(P2)으로부터 멀어지게 움직일 때 음의 편향 각도를 나타낸다.

편향 각도를 제어하기 위해, 회전익기(1)는 에어포일(25)이 피봇하게 하기 위해 무버 수단에 연결되는 프로세서 유닛(30)을 가진다.

무버 수단(35)은 프로세서 유닛과 통하는 유압 밸브(36)와, 그러한 유압 밸브(36) 및 에어포일(25)에 연결된 유압 액추에이터(37)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 그리고 예를 들자면, 무버 수단은 전자기계적 액추에이터를 제어하는 전자 제어기를 포함할 수 있다.

프로세서 유닛(30)은 무버 수단을 제어하기 위해 비휘발성 메모리(32)에 저장된 정보를 실행하는 프로세서(31)를 포함할 수 있다.

따라서, 프로세서 유닛(30)은 회전익기(1)의 속도 파라미터(V)의 현재 값을 측정하기 위해 제 1 측정 시스템(41)에 연결되고, 파워 플랜트(90)의 파워 파라미터(W)의 현재 값을 측정하기 위해 제 2 측정 시스템(42)에 연결된다.

속도 파라미터(V)는 적어도: 대기 속도 및 지상 속도를 포함하는 목록으로부터 선택된다.

게다가, 파워 파라미터는 적어도: 파워 플랜트의 엔진들(91)이 만들어낸 총 파워; 파워 플랜트의 엔진들(91)이 발생시킨 총 토크; 메인 기어박스(92)에 전달된 파워; 메인 기어박스(92)에 전달된 토크; 및 메인 로터를 구동하기 위해 마스트(93) 상에 발휘된 토크를 포함하는 목록으로부터 선택된다.

적용된 방법에 따라, 에어포일의 편향 각도가, 제 1 측정 시스템을 이용하여 측정된 속도 파라미터(V)의 현재 값과 제 2 측정 시스템을 이용하여 측정된 파워 파라미터(W)의 현재 값의 함수로서, 프로세서 유닛(30)과 무버 수단(35)의 도움으로 제어된다.

도 5는 회전익기의 작동과 적용되는 방법을 설명한다.

본 발명에 따르면, 에어포일(25)은 고속으로 비행하거나 자동 회전하는 회전익기로 하강 비행하는 스테이지 동안과 같이, 큰 음의 편향 각도로 놓인다. 음의 편향 각도는 점선으로 그려진 에어포일에 의해 나타나 있다.

음의 편향 각도의 경우, 에어포일은 벡터(112)로 나타낸 바와 같이, 테일 핀에 의해 발생된 측면 양력을 감소시키는 경향이 있다. 이러한 측면 추력(111)의 벡터(112)는 제 2 측(7) 쪽으로 향하고, 그 길이가 짧으며, 추력이 음이 되는 경우 제 1 측 쪽으로 잠재적으로 향할 수 있다. 역으로, 에어포일(25)은 상승 비행 스테이지 동안 양인 편향 각도(200)에 놓인다. 양인 편향 각도는 연속 선들로 그려진 에어포일에 의해 나타나 있다.

양인 편향 각도인 경우, 에어포일은 로터 토크에 되받아치기 위해 제 2 측(7) 쪽으로 향하게 함으로써, 테일 핀에 의해 발생된 측면 양력(111)을 증가시키는 경향이 있다. 더 구체적으로, 이러한 측면 추력의 벡터(111')는 제 2 측(7) 쪽으로 향하고, 상당한 길이를 나타낸다. 또한 저속으로 회전익기가 하강하는 비행 스테이지 동안에는 작은 음의 편향 각도(200)로 에어포일(25)의 위치를 정하는 것이 가능하다.

더 나아가, 편향 각도가 최대인 상태에 있고, 양인 임계 각도(δmax)에 도달하는 제 1 조정 구역(Z1)이 정해진다. 이러한 제 1 조정 구역(Z1)은 "제 3" 속도(V3)라고 부르는 속도보다 작은 전진 속도로 도달된다.

또한, 편향 각도(200)가 최대인 상태에 있고, 양인 임계 각도(δmax)에 도달하는 제 2 조정 구역(Z2)이 정해진다. 이러한 제 2 조정 구역(Z2)은, 다음 2가지 조건: 즉,

·회전익기의 전진 속도가 제 3 속도(V3)와, 이러한 제 3 속도(V3)보다 큰 "제 1" 속도(V1) 사이에 있는 중간 전진 속도이고;

·파워 플랜트에 의해 생긴 파워가 높고, "제 2" 파워(W2)보다 큰 것이 만족될 때, 도달된다.

그럴 경우, 프로세서 유닛은 회전익기가 제 1 구역(Z1)이나 제 2 구역(Z2)에서 비행할 때, 이러한 양인 임계 각도(δmax)로 에어포일의 위치를 정한다.

제 3 구역(Z3) 또한 편향 각도(200)가 중간 편향과 같도록 정해지고, 높은 파워로 높은 전진 속도로 도달된다. 이러한 중간 편향은 -5°와 +5°사이의 범위에 있는 것과 같이 0에 가깝고, 가능하게는 0과 같을 수 있다.

이러한 중간 편향은 양인 임계 각도(δmax)와 음인 임계 값(δmin) 사이에 있다.

그럴 경우, 프로세서 유닛은 다음 2가지 조건: 즉,

·회전익기의 전진 속도가 제 1 속도(V1)보다 빠른 제 2 속도(V2)보다 빠르고,

·파워 플랜트에 의해 만들어진 파워가 제 2 파워(W2)보다 큰 것이 만족될 때, 0에 가까운 중간 배향으로 에어포일의 위치를 정한다.

편향 각도(200)가 작고 음인 임계 값(δmin)에 도달하는 제 4 구역(Z4)이 정해진다. 이 제 4 구역(Z4)은 높은 전진 속도로, 그리고 파워 플랜트에 의해 만들어진 낮은 파워로 도달된다.

그럴 경우, 프로세서 유닛은 다음 2가지 조건: 즉,

·회전익기의 전진 속도가 제 1 속도(V1)와 제 3 속도(V3) 사이에 있는 제 4 속도(V4)보다 빠르고,

·파워 플랜트에 의해 만들어진 파워가 제 1 파워(W1)보다 작은 것이 만족될 때, 음인 임계 값(δmin)에 에어포일의 위치를 정한다.

예를 들자면, 프로세서 유닛은 회전익기(1)의 속도 파라미터(V)와 파워 파라미터(W)의 함수로서, 에어포일(25)에 관한 목표 각도를 주는 관계식(L)을 이용하여 에어포일(25)의 편향을 제어한다. 이러한 관계식(L)은 가능하게는 다음 수학식들에 대응할 수 있다:

여기서,

· "δ"는 목표 각도를 나타내고;

· "δ1"과 "δ2"는 계산 파라미터들을 나타내며;

· "V1", "V2", "V3", 및 "V4"는 각각 제작자가 미리 결정한 제 1 속도, 제 2 속도, 제 3 속도, 및 제 4 속도를 나타내며;

· "V"는 속도 파라미터의 현재 값을 나타내고;

· "W1"과 "W2"는 미리 결정된 제 1 파워 및 제 2 파워를 각각 나타내며;

·"W"는 파워 파라미터의 현재 값을 나타내고;

·"sw"는 미리 결정된 조정 파라미터를 나타내며;

도 6의 구현예에서, 조정 파라미터(sw)는 예를 들면 0과 같은 미리 결정된 값과 같다. 그럴 경우 편향 각도(200)는 목표 각도(δ)와 같다.

관계식(L)은 수직 제 1 축(AX1)을 따라 도면에 기입된 편향 각도, 수평 제 2 축(AX2)을 따라 도면에 기입된 파워 파라미터(W), 및 제 3 축(AX3)을 따라 도면에 기입된 속도 파라미터를 나타내는 시트를 규정하는 역할을 한다.

이러한 시트는 제 1 구역(Z1), 제 2 구역(Z2), 제 3 구역(Z3), 및 제 4 구역(Z4)에, 이들 구역들 사이의 전이 영역들과 함께 도달하는 것을 가능하게 한다.

프로세서 유닛은 편향 각도를 결정하기 위해 직접 관계식(L)을 적용한다.

도 7은 제 2 구현예를 보여준다.

이러한 제 2 구현예에서, 프로세서 유닛은 조정 파라미터(sw)에 제 1 값을 주면서, 관계식(L)을 적용시 목표 각도와 같은 최대 각도(400)를 결정한다. 그럴 경우, 최대 각도(400)는 도 7의 상측 시트의 형태로 되어 있다.

더 나아가, 프로세서 유닛은 관계식(L)을 적용하고 조정 파라미터(sw)에 제 2 값을 제공함으로써, 목표 각도와 같은 최소 각도(500)를 결정한다. 그럴 경우, 그러한 최소 각도(500)는 도 7에서 하부 모양을 가지는 시트를 제공한다.

이들 하측 및 상측 시트는 편향 각도에 한계를 부여한다.

그러한 상황 하에서, 보조 로터(10)의 블레이드(11)들의 현재의 집합적 피치는 프로세서 유닛에 연결되는 종래의 피치 측정 장치를 이용하여 측정된다.

그 후 프로세서 유닛은 오토파일롯 시스템과 같이, 블레이드(11)들의 피치를 수정하기 위한 수단을 제어한다. 그럴 경우, 프로세서 유닛은 상기 피치가 미리 결정된 설정점 피치보다 큰 이상, 최대 각도(400) 쪽으로 가도록, 에어포일(25)의 편향 각도(200)의 증가를 요구한다.

역으로, 프로세서 유닛은 상기 피치가 미리 결정된 설정점 피치보다 작은 한, 최소 각도(500) 쪽으로 가도록, 에어포일(25)의 편향 각도(200)의 감소를 요구한다.

동시에, 오토파일롯 시스템은 편향 각도에 있어서의 수정을 보상하기 위해, 편향 각도(200)에 대한 수정과 동시에 상기 피치를 자동으로 수정한다.

프로세서 유닛은 조종사가 제어 수단(50)을 작동시킬 때마다, 편향 각도(200)에 대한 임의의 수정을 마음대로 억제할 수 있다.

이러한 구현은 조종사에게 투명한 방식으로 에어포일이 제어될 수 있게 한다. 그럴 경우 제어 수단(50)에 대한 조종사의 행동은 조종사에게 전권을 남기도록 수행되는 이러한 구현을 정지시킨다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 있어서 다수의 변형이 이루어질 수 있다. 비록 몇몇 구현예들이 설명되었지만, 모든 가능한 구현예들을 남김없이 찾는 것은 생각할 수 없다는 점이 바로 이해될 것이다. 물론, 본 발명의 범위를 넘어가지 않고, 설명된 임의의 수단을 등가인 수단으로 대체하는 것을 생각하는 것이 가능하다.

Claims

회전익기(1)의 보조 로터(10)가 방출하는 소음을 최적화하기 위한 방법으로서,
상기 회전익기(1)는 상기 회전익기(1)의 제 2 측(7)으로부터 제 1 측(6)을 분리하는 제 1의 전후방향 평면(P1)을 따라 종방향으로 연장하고, 상기 회전익기(1)에는 적어도 하나의 메인 로터(5)가 제공되며, 상기 회전익기(1)에는 상기 회전익기(1)의 요 움직임을 제어하기 위해 제어 가능한 측면 추력(100)을 발휘하는 보조 로터(10)가 제공되고, 상기 측면 추력(100)은 상기 회전익기(1)의 동체(2) 상에서 상기 메인 로터(5)가 발생시킨 토크에 맞서기 위해 상기 제 2 측(7) 쪽으로 향하며, 상기 회전익기(1)는 상기 메인 로터(5)와 상기 보조 로터(10)를 회전 구동하기 위한 파워 플랜트(90)를 포함하고, 상기 회전익기(1)는 높이 방향으로 연장하고 제어 가능한 편향의 편향 가능한 에어포일(25)이 적어도 부분적으로 제공되며 횡방향 양력(111,112)을 발생시키는 테일 핀을 포함하며, 상기 에어포일(25)은 제 2 평면(P2)에 존재하고, 상기 에어포일(25)은 후연(27)을 가지며,
상기 방법은, 상기 에어포일(25)의 편향 각도(200)가, 상기 에어포일(25)이 상기 제 2 평면(P2)에 대해 음인 편향 각도(200)를 나타내도록, 상기 에어포일(25)의 후연(25)이 상기 제 2 측(7) 쪽으로 향하게 하거나, 상기 에어포일(25)이 상기 제 2 평면(P2)에 대해 양인 편향 각도(200)를 나타내도록 상기 제 1 측(6) 쪽으로 상기 에어포일(25)의 후연(27)이 향하도록, 제어되고, 상기 에어포일(25)은 상기 회전익기의 성능을 최적화하고 상기 보조 로터(10)에 의해 발생된 소음을 최소화하려고 애쓰는 적어도 하나의 미리 결정된 동작점 쪽으로 상기 보조 로터(10)가 향하게 하는 기능을 가지고, 상기 에어포일의 편향은 상기 회전익기(1)의 속도 파라미터(V)의 현재 값과 상기 파워 플랜트(90)의 파워 파라미터(W)의 현재 값의 함수로서 적어도 제어되며, 상기 편향 각도는
·편향 각도(200)가 최대일 때 양의 임계 각도(δmax)에 도달하고 제1 전진 속도로 도달되는 제 1 구역(Z1);
·편향 각도(200)가 최대일 때 양의 임계 각도(δmax)에 도달하고, 중간 전진 속도 ― 상기 중간 전진 속도는 상기 제1 전진 속도보다 높은 속도 ―와 파워 플랜트에 의해 생긴 제2 파워(W2)로 도달되는 제 2 구역(Z2);
·편향 각도(200)가 중간 편향에 위치하고, 제2 전진 속도 ― 상기 제2 전진 속도는 상기 중간 전진 속도보다 높은 속도 ― 로 그리고 파워 플랜트(90)에 의해 생긴 제2 파워(W2)로 도달되는 제 3 구역(Z3); 및
·편향 각도(200)가 음의 임계값(δmin)에 도달하게 작고, 제2 전진 속도로 그리고 파워 플랜트에 의해 생긴 제1 파워(W1) ― 상기 제1 파워(W1)는 상기 제2 파워(W2)보다 낮은 파워 ― 로 도달되는 제 4 구역(Z4)을 규정함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 속도 파라미터(V)는 적어도 대기 속도와 지상 속도를 포함하는 목록으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 파워 플랜트(90)는 적어도 하나의 엔진(91)과, 각각의 엔진(91)과 메인 로터(5) 사이에 끼어 있는 메인 기어박스(92)를 포함하고, 상기 파워 파라미터는 적어도, 상기 적어도 하나의 엔진에 의해 생긴 총 파워; 상기 적어도 하나의 엔진에 의해 발생된 총 토크; 상기 메인 기어박스에 전달된 파워; 상기 메인 기어박스에 전달된 토크; 및 상기 메인 로터를 구동하는 마스트 상에 발휘된 토크를 포함하는 목록으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 회전익기(1)는 그 위에 상기 에어포일(25)에 의해서만 구성되는 테일 핀(20), 또는 상기 에어포일(25)을 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면(26)이 제공된 정지된 테일 핀(26), 또는 상기 에어포일(25)을 나타내는 것과 함께 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면(26)이 제공된 움직일 수 있는 테일 핀(20)을 배열한 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 평면(P2)은 상기 제 2 평면(P2)이 상기 제 1의 전후방향의 평면(P1)에 대해 양인 각도를 나타내도록 상기 제 1의 전후방향 평면(P1)에 대해 경사져 있고, 상기 후연(27)은 상기 에어포일(25)이 상기 제 2 평면(P2)에 존재할 때, 상기 제 1 측(6) 쪽으로 향해 있는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 에어포일(25)에는 양인 캠버가 주어져 있고, 상기 에어포일(25)은 상기 제 2 측(7) 쪽으로 향하는 가운데가 위로 휜 면(29)을 나타내는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 에어포일(25)의 편향은, 상기 회전익기(1)의 상기 속도 파라미터(V)와 상기 파워 플랜트(90)의 상기 파워 파라미터(W)의 함수로서 상기 에어포일(25)에 관한 목표 각도(δ)를 제공하는 관계식(L)의 도움으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 관계식(L)은 다음 수학식들: 즉,

을 포함하고, 여기서
· "δ"는 목표 각도를 나타내고;
· "δ1"과 "δ2"는 계산 파라미터들을 나타내며;
· "δmax"과 "δmin"는 각각 미리 결정된 양의 임계 각도와 음의 임계 각도를 나타내고;
· "V1", "V2", "V3", 및 "V4"는 미리 결정된 속도 파라미터들을 나타내며;
· "V"는 속도 파라미터의 현재 값을 나타내고;
· "W1"과 "W2"는 미리 결정된 파워 파라미터들을 나타내며;
·"W"는 파워 파라미터의 현재 값을 나타내고;
·"sw"는 미리 결정된 조정 파라미터를 나타내며;
·"A"와 "B"는 상기 조정 파라미터의 함수들인 변수들을 나타내는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 조정 파라미터(sw)는 미리 결정된 값과 같고, 상기 편향 각도(200)는 상기 목표 각도(δ)와 같은 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 8 항에 있어서,
다음 단계들: 즉,
·상기 관계식(L)의 적용시 상기 목표 각도와 같은 최대 각도(400)를 결정하고, 제 1 값을 조정 파라미터(sw)에 주는 단계;
·상기 관계식(L)의 적용시 상기 목표 각도와 같은 최소 각도(500)를 결정하고, 제 2 값을 조정 파라미터(sw)에 주는 단계;
·상기 보조 로터(10)의 블레이드(11)들의 현재 집합적인 피치를 측정하는 단계;
·상기 피치가 미리 결정된 설정값 피치보다 크는 한, 에어포일(25)의 상기 편향 각도(200)가 상기 최대 각도(400) 쪽으로 가게 함으로써, 최대 각도(400) 이하로 제한되는 상기 편향 각도(200)를 증가시키는 단계;
·상기 피치가 미리 결정된 설정값 피치 미만인 한, 에어포일(25)의 상기 편향 각도(200)가 상기 최소 각도(500) 쪽으로 가게 함으로써, 최소 각도(500) 이상으로 제한되는 상기 편향 각도(200)를 감소시키는 단계; 및
·상기 편향 각도(200)를 수정하는 것과 동시에 상기 피치를 자동으로 수정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 회전익기(1)는 상기 피치를 수동으로 제어하기 위한 수단(50)을 포함하고, 상기 편향 각도(200)에 대한 수정은 조종사가 상기 제어 수단(50)을 작동시킬 때마다 억제되는 것을 특징으로 하는, 소음 최적화 방법.
회전익기(1)의 제 2 측(7)으로부터 제 1 측(6)을 분리하는 제 1 전후방향 평면(P1)을 따라 종방향으로 연장하는 회전익기(1)로서, 상기 회전익기(1)에는 적어도 하나의 메인 로터(5)가 제공되며, 상기 회전익기(1)에는 상기 회전익기(1)의 요 움직임을 제어하기 위해 제어 가능한 측면 추력(100)을 발휘하는 보조 로터(10)가 제공되고, 상기 측면 추력(100)은 상기 회전익기(1)의 동체(2) 상에서 상기 메인 로터(5)가 발생시킨 토크에 맞서기 위해 상기 제 2 측(7) 쪽으로 향하며, 상기 회전익기(1)는 상기 메인 로터(5)와 상기 보조 로터(10)를 회전 구동하기 위한 파워 플랜트(90)를 포함하고, 상기 회전익기(1)는 높이 방향으로 연장하고 제어 가능한 편향의 편향 가능한 에어포일(25)이 적어도 부분적으로 제공되며 횡방향 양력(111,112)을 발생시키는 테일 핀을 포함하며, 상기 에어포일(25)은 제 2 평면(P2)에 존재하고, 상기 에어포일(25)은 후연(27)을 가지며,
상기 회전익기는 상기 에어포일(25)이 피봇하게 하기 위해 무버 수단(35)에 연결된 프로세서 유닛(30)을 포함하고, 상기 프로세서 유닛(30)은 상기 회전익기(1)의 속도 파라미터(V)의 현재 값을 측정하기 위해 제 1 측정 시스템(41)에 연결되며 상기 파워 플랜트(90)의 파워 파라미터(W)의 현재 값을 측정하기 위해 제 2 측정 시스템(42)에 연결되고, 상기 프로세서 유닛(30)은 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 회전익기.
제 12 항에 있어서,
상기 회전익기(1)는, 상기 에어포일(25)을 나타내는 편향 가능한 테일 핀(20), 또는 상기 에어포일(25)을 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면(26)이 제공된 정지된 테일 핀(20), 또는 상기 에어포일(25)을 함께 나타내는 적어도 하나의 움직일 수 있는 제어 표면(26)을 가지는 움직일 수 있는 테일 핀(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익기.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 평면(P2)은 제 1의 전후방향 평면(P1)에 대해 양인 각도(300)를 나타내고, 상기 에어포일(25)이 상기 제 2 평면(P2)에 존재할 때, 상기 후연(27)은 상기 제 1 측(6) 쪽으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 회전익기.
제 12 항에 있어서,
상기 에어포일(25)은 양인 캠버를 가지고, 상기 에어포일(25)은 제 2 측(7) 쪽으로 향하는, 가운데가 위로 휜 면(29)을 나타내는 것을 특징으로 하는 회전익기.
제 12 항에 있어서,
상기 프로세서 유닛(30)은, 회전익기(1)의 상기 속도 파라미터(V)와 상기 파워 플랜트(90)의 상기 파워 파라미터(W)의 함수로서 상기 에어포일(25)에 관한 목표 각도(δ)를 제공하는 관계식(L)을 저장하는 비휘발성 메모리(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익기.
제 12 항에 있어서,
상기 회전익기(1)는 보조 로터(10)의 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 수동 제어 수단(50)을 포함하고, 제어 수단(50)은 상기 프로세서 유닛(30)과 교신을 행하는 것을 특징으로 하는 회전익기.