KR101743834B1

KR101743834B1 - 비행체

Info

Publication number: KR101743834B1
Application number: KR1020150142191A
Authority: KR
Inventors: 장성호
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: KR20170042952A

Abstract

일 실시예에 따른 비행체는, 본체, 상기 본체에 측면에 구비되고 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부 및 상기 본체의 하측에 구비되어 상기 본체로부터 아래로 연장된 착륙부를 포함한다. 상기 착륙부는 익형의 날개 형상으로 형성되어 상기 비행체의 비행시에는 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있다. 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우 상기 착륙부는 상기 본체의 아래로 접혀지고, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐질 수 있다.

Description

비행체{AIRCRAFT}

아래의 실시예들은 비행체에 관한 것이다.

수직으로 이착륙이 가능한 비행체의 프로펠러에 덕트를 적용하게 될 경우 덕트 효과에 의해 추력이 증가하는 이점을 가질 수 있으나, 덕트의 형상으로 인해 측풍이 강하게 발생할 경우 이를 극복할 만한 충분한 힘을 만들지 못하면 바람에 밀려 기체가 불안정해지거나 추락할 수 있다.

이를 극복하기 위하여 덕트의 길이를 줄이거나 덕트 아래 조종면들을 추가로 장착 또는 조종면적을 증가시켜, 조종력을 향상시키는 방법이 있다.

덕트의 길이를 줄이는 방법을 적용할 경우, 항공기의 수직 이착륙조건에서는 측풍의 영향을 감소시킬 수 있으나, 덕트가 틸트되는 항공기의 경우 전진 비행 시 덕트에서 발생하는 양력이 감소하여 덕트의 길이를 감소하는 것에 한계가 있다.

덕트를 갖춘 비행체의 형상은 대체적으로 단일 덕트이며, 수직 이착륙 및 호버 시에는 바로 서는 형상이다. 전진 비행 시에는 자세를 기울여 비행을 하지만 일정한 자세 이상은 기울일 수 없어 고속비행은 불가능하다.

고속 비행을 위한 날개나 동체에 틸트 가능한 덕트를 장착하는 비행체는 덕트가 수직형상에서 이착륙하고 수평으로 회전(틸트)하면서 고정익 비행체처럼 운용된다.

한국 등록 공보 2009-0067686에는 틸트-덕트 비행체가 개시되어 있다.

일 실시예에 따른 비행체는, 익형의 날개 형상으로 형성된 착륙부를 적용하여 비행 시 양력을 증가시킬 수 있는 비행체를 제공하는 것이다.

다른 실시예에 따른 비행체는, 수직 이착륙 시 또는 호버 시에 주날개를 위로 접었다, 덕트가 고정익으로 틸트되는 경우 다시 주날개를 펼침으로써 양력을 추가적으로 발생시킬 수 있는 비행체를 제공하는 것이다.

또한, 덕트의 길이를 줄임으로써, 측풍 저항성을 향상시킨 틸트-덕트 비행체를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 비행체는, 본체, 상기 본체에 측면에 구비되고 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부 및 상기 본체의 하측에 구비되어 상기 본체로부터 아래로 연장된 착륙부를 포함한다.

상기 착륙부는 익형의 날개 형상으로 형성되어 상기 비행체의 비행시에는 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있다.

상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우 상기 착륙부는 상기 본체의 아래로 접혀지고, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐질 수 있다.

상기 착륙부는, 상기 착륙부의 단부에 형성된 스키드 또는 바퀴를 포함할 수 있으며, 또한, 양력 발생 및 조정을 위한 상기 착륙부의 단부에 형성된 플래퍼론을 포함할 수 있다.

상기 플래퍼론은 상기 플래퍼론의 일 단부에 형성된 바퀴를 포함할 수 있으며, 상기 착륙부는 수상에서 이착륙 또는 이동이 가능하기 위한 부유요소를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 비행체는, 본체, 상기 본체의 측면에 형성되는 주날개 및 상기 주날개의 외측에 구비되어 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부를 포함하고,

상기 주날개는 상기 본체를 기준으로 접어지거나 펼쳐질 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우 상기 주날개는 상기 본체의 위로 접혀지고, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우 상기 주날개는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐질 수 있다.

상기 본체의 하측에 구비되어 상기 본체로부터 아래로 연장되는 착륙부를 더 포함할 수 있다.

상기 착륙부는 익형의 날개 형상으로 형성되어 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 아래로 접혀지고, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있다.

상기 덕트 형상의 추진부는, 회전하여 추진력을 발생시키는 프로펠러 및 상기 프로펠러의 외측를 감싸는 덕트요소를 포함한다.

상기 주날개는, 탱크로부터 액체 또는 기체를 상기 주날개로 이송시키기 위한 이송관 및 상기 액체 또는 기체를 외부로 배출하기 위한 분출구를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 비행체는, 익형의 날개 형상으로 형성된 착륙부를 적용하여 비행 시 양력을 증가시킬 수 있다.

다른 실시예에 따른 비행체는, 수직 이착륙 시 또는 호버 시에 주날개를 위로 접었다, 덕트가 고정익으로 틸트되는 경우 다시 주날개를 펼침으로써 양력을 추가적으로 발생시킬 수 있다.

또한, 덕트의 길이를 줄임으로써, 틸트-덕트 비행체에 발생하는 측풍 저항성을 향상시킬 수 있다.

도1은 비행체의 정면도를 나타낸다.
도2는 착륙부의 상태를 나타낸다.
도3은 추진부를 확대한 모습을 나타낸다.
도4는 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우 주날개와 착륙부의 상태를 나타낸다.
도5는 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우 주날개와 착륙부의 상태를 나타낸다.
도6 내지 도8은 이송관 및 분출구를 포함하는 비행체 및 상기 비행체의 작동 상태를 나타낸다.
도9는 플래퍼론을 포함하는 비행체의 측면도를 나타낸다.
도10은 부유요소를 포함하는 비행체의 측면도를 나타낸다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.

다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의

방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 비행체의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 비행체의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 비행체의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도1은 비행체의 정면도를 나타내고, 도2는 착륙부의 상태를 나타낸다. 도3은 추진부를 확대한 모습을 나타내고, 도4는 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우 주날개와 착륙부의 상태를 나타내며, 도5는 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우 주날개와 착륙부의 상태를 나타낸다. 도6 내지 도8은 이송관 및 분출구를 포함하는 비행체 및 상기 비행체의 작동 상태를 나타낸다. 도9는 플래퍼론을 포함하는 비행체의 측면도를 나타내고, 도10은 부유요소를 포함하는 비행체의 측면도를 나타낸다.

도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 비행체(100)는, 본체(110), 본체(110)의 측면에 형성되는 주날개(120) 및 주날개(120)의 외측에 구비되어 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부(130)를 포함한다. 주날개(120)는 본체(110)를 기준으로 접어지거나 펼쳐질 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

본체(110)는 비행체(100)의 기본 골격으로 통상적인 유선형의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 드론(drone)과 같은 원통형 형상, 팔면체 형상 등 다양한 형태로 형성될 수 있음은 당연하다.

주날개(120)는 본체(110)의 양쪽 측면에 형성되어 익형의 형상일 수 있다. 주날개(120)는 본체(110)를 기준으로 양 측면으로 펼쳐져 있다가, 상기 본체(110)를 기준으로 상측 방향으로 접어질 수 있다.

추진부(130)는 주날개(120)의 외측에 구비되고, 틸트될 수 있는 덕트형상으로 형성된다. 추진부(130)는 회전하여 추진력을 발생시키는 프로펠러(131) 및 프로펠러(131)의 외측를 감싸는 덕트요소(132)를 포함한다.

추진부(130)는 주날개(120)에 의하여 지지되고, 회전익과 고정익으로 틸트될 수 있다. 따라서, 비행체(100)가 수직 이착륙 하거나 호버(hover) 상태에 있는 경우에, 추진부(130)는 회전익으로 틸트되고, 비행체(100)가 전진 비행하는 경우에, 추진부(130)는 고정익으로 틸트될 수 있다.

이와 같이, 상기 추진부(130)가 회전익으로 틸트된 경우 주날개(120)는 본체(110)의 상측 방향으로 접어질 수 있고, 추진부(130)가 고정익으로 틸트되는 경우 주날개(120)는 양 측면으로 펼쳐질 수 있다.

비행체(100)는, 본체(110)의 하측에 구비되어 상기 본체(110)로부터 아래로 연장된 착륙부(140)를 포함한다. 착륙부(140)는 익형의 날개 형상으로 형성되어 비행체(100)가 전진 비행상태에 있는 경우 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있다.

도2를 참조하면, 비행체(100)가 수직 이착륙하거나 호버(hover) 상태에 있는 경우에, 착륙부(140)는 원 상태를 유지한다. 즉, 본체(110)로부터 아래로 연장된 형상을 유지한다. 그러나, 비행체(100)가 전진 비행하는 경우에, 착륙부(140)는 본체(110)를 기준으로 양 측면으로 펼쳐지면서 보조 날개 형상을 이루어 추가적인 양력을 발생시킬 수 있다.

또한, 착륙부(140)의 단부는 스키드(미도시) 형상 또는 익형의 날개형 모양으로 형성될 수 있다. 착륙부(140)는 착륙 바퀴(181)를 포함할 수도 있다. 따라서, 착륙부(140)는 비행시 양력을 발생시키는 날개로서 사용되지만, 착륙시에는 착륙부로서의 제 역할을 다 할 수 있다.

착륙부(140)에 착륙 바퀴(181)가 설치된 경우 추진부(130)의 추력을 이용하여 지상 주행이 가능하다. 착륙 바퀴(181)는 상기와 같이 추진부(130)의 추력을 이용하는 수동형일 수 있으며, 뿐만 아니라, 모터 등의 구동 장치(미도시)를 이용하여 주행이 가능한 능동형일 수도 있다.

착륙 바퀴(181)의 형상은 착륙부(140) 외부에 돌출된 형태와 스키드 내부에 감싸인 형태 등으로 이루어 질 수 있는바, 그 형태가 제한되지는 아니한다.

틸트-덕트 형태의 추진부를 무인기에 활용할 경우, 프로펠러(131)를 덕트요소(132)로 감싸는 구조를 이용하여 주거지와 같은 고밀집 지역에서도 인명 피해를 우려하지 아니하고 비행체(100)가 비행할 수 있다. 또한, 근거리 목적지는 착륙 바퀴(181)로 이동하도록 하여 접근성이 향상될 수 있고, 이는 택배 배달 등에도 활용될 수 있다.

비행과 주행에 따라 추진부(130), 주날개(120) 및 착륙부(140)의 구동 상태가 변화될 수 있다. 즉, 비행체(100)가 이륙 상태 또는 비행 상태에 있는 경우 비행체(100)는 비행모드로 운행되지만, 비행체(100)가 착륙상태에 있는 경우 지상 주행을 위해 착륙부(140)는 지면 위에 닿아 있고 착륙 바퀴(181)의 힘으로 비행체(100)가 주행하거나 추진부(130)의 추력에 의하여 주행한다.

도3을 참조하면, 프로펠러(131)의 상측으로 돌출된 덕트요소(132)의 길이는 고정되고 프로펠러(131)의 하측으로 돌출된 덕트요소(132)의 길이는 길어지거나 짧아지도록 조정될 수 있다. 덕트요소(132)의 길이가 짧아질수록 , 비행체(100)의 수직 이착륙시 측풍의 영향을 감소시켜 안정적으로 비행체(100)가 제어될 수 있다. 다만, 추진부(130)가 고정익으로 틸트되어 전진 비행하는 경우, 추진부(130)에서 발생하는 양력을 감소시킬수 있는바, 도4 및 도5를 참조하여 이에 대한 보완점을 이하에서 설명한다.

도4는 덕트 형상의 추진부(130)의 틸트된 각도가 회전익인 경우를 나타낸다. 비행체(100)가 이착륙 또는 호버 상태에 있는 경우, 추진부(130)는 회전익으로 틸트된다. 이 때, 주날개(120)는 본체(110)의 위로 접히고, 착륙부(140)는 본체(110)의 아래 방향으로 접힌 상태를 유지한다.

도5는 덕트 형상의 추진부(130)의 틸트된 각도가 고정익인 경우를 나타낸다. 비행체(100)가 전진 비행하는 경우, 추진부(130)는 고정익으로 틸트된다. 이 때, 주날개(120)는 본체(110)의 양 측면으로 펼쳐지고, 착륙부(140) 또한 본체(110)를 기준으로 양 측면으로 펼쳐지면서 보조 날개 형상을 이루어 추가적인 양력을 발생시킬 수 있다.

이와 같은 작동 원리를 틸트-덕트 항공기 및 덕트 길이를 줄여 측풍 저항성을 향상시킨 틸트-덕트 항공기 등에 적용시킴으로써, 체공 성능을 향상 시킬 수 있다.

즉, 덕트 길이를 줄임으로써 측풍 저항성을 향상시킬 수 있으나 발생하는 양력이 줄어들 수 밖에 없다. 이 때, 접이가 가능한 주날개(120) 및 착륙부(140)를 이용함으로써 양력을 증가시켜 체공 성능을 향상시켜 보완할 수 있다.

도6을 참조하면, 비행체(100)의 주날개(120)는 탱크(150)로부터 액체 또는 기체를 주날개(120)로 이송시키기 위한 이송관(121) 및 액체 또는 기체를 외부로 배출하기 위한 분출구(122)를 포함할 수 있다.

이는 방역 및 농약 살포 등을 위한 장치로서 활용될 수 있으며, 주날개(120)는 농역 살포 등을 위하여 날개가 아닌 파이프 등 간단한 연장축으로 교체 적용될 수도 있다.

도7과 같이 주날개(120)가 본체(110)의 양 측면으로 펼쳐진 상태에서 비행체(100)의 하측을 향해 탱크(150)에 저장된 액체 또는 기체를 살포할 수 있다. 또한 도8과 같이 주날개(120)가 본체(110)를 기준으로 접어진 상태에서 비행체(100)의 대각선 또는 좌우 측면을 향해 탱크(150)에 저장된 액체 또는 기체를 살포할 수 있다.

도9를 참조하면, 비행체(100)는 양력 발생 및 조정을 위하여 착륙부(140)의 단부에 형성된 플래퍼론(flaperon; 160)을 포함할 수 있다. 플래퍼론(160)은 조정면의 일종으로 플랩(flap)과 에일러론(aileron)의 기능을 겸하는 것으로, 비행체(100)의 롤 또는 뱅크를 조절한다.

또한, 플래퍼론(160)은 플래퍼론(160)의 일 단부에 형성된 플래퍼론 바퀴(182)를 포함할 수 있다. 이는 지상에서의 스티어링을 위한 보조 장치이다.

착륙부(140)의 폭이 좁아 비행체(100)를 안정적으로 지지할 수 없는 경우, 꼬리날개(170)에는 접이용 꼬리날개 바퀴(183)가 구비될 수 있다. 이를 통해 스티어링이 가능하다.

도10을 참조하면, 착륙부(140)에는 수상에서 이착륙 또는 이동이 가능하기 위한 부유요소(190)가 구비될 수 있다. 이와 같은 부유요소(190)를 구비한 상태에서도 착륙부(140)는 비행을 위한 보조 날개 기능을 수행할 수 있으며, 육상에서의 이착륙 또한 가능하다.

수상 운용에서 스티어링을 위하여 방향키 역할을 수행할 수 있도록 꼬리날개(170)의 하단으로 꼬리날개(170)의 연장(171)이 가능하다. 이를 통하여, 비행체(100)는 수상에서 추진부(130)의 추력을 이용하여 원하는 방향으로 주행 가능하다.

이와 같은 비행체(100)를 통하여, 익형의 날개 형상으로 형성된 착륙부(140)를 적용하여 비행 시 양력을 증가시킬 수 있고, 수직 이착륙 시 또는 호버 시에 주날개(120)를 위로 접었다, 추진부(130)가 고정익으로 틸트되는 경우 다시 주날개(120)를 펼침으로써 양력을 추가적으로 발생시킬 수 있다.

또한, 덕트요소(132)의 길이를 줄임으로써, 틸트-덕트 비행체에 발생하는 측풍 저항성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 비행체
110 : 본체
120 : 주날개
121: 이송관
122: 분출구
130 : 추진부
131 : 프로펠러
132 : 덕트요소
140 : 착륙부
150 : 탱크
160 : 플래퍼론
170 : 꼬리날개
181 : 착륙 바퀴
182 : 플래퍼론 바퀴
183 : 꼬리날개 바퀴
190 : 부유요소

Claims

비행체에 있어서,
본체;
상기 본체의 측면에 형성되는 주날개;
상기 주날개의 외측에 구비되고 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부; 및
상기 본체의 하측에 구비되어, 상기 본체로부터 아래로 연장된 착륙부;
를 포함하고,
상기 착륙부는 익형의 날개 형상으로 형성되고,
상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우, 상기 주날개는 상기 본체의 위로 접혀지고, 상기 착륙부는 상기 본체로부터 아래로 연장된 형상을 유지하며,
상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우, 상기 주날개는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐지고, 상기 착륙부는 상기 본체를 기준으로 양 측면으로 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있는, 비행체.
삭제
제1항에 있어서,
상기 착륙부는, 상기 착륙부의 단부에 형성된 스키드 또는 바퀴를 포함할 수 있는, 비행체.
제1항에 있어서,
상기 착륙부는, 양력 발생 및 조정을 위한 상기 착륙부의 단부에 형성된 플래퍼론을 포함할 수 있고,
상기 플래퍼론은, 상기 플래퍼론의 일 단부에 형성된 바퀴를 포함할 수 있는, 비행체.
제1항에 있어서,
상기 착륙부는, 수상에서 이착륙 또는 이동이 가능하기 위한 부유요소를 포함하는, 비행체.
본체;
상기 본체의 측면에 형성되는 주날개; 및
상기 주날개의 외측에 구비되어, 틸트될 수 있는 덕트 형상의 추진부;
를 포함하고,
상기 주날개는 상기 본체를 기준으로 접어지거나 펼쳐질 수 있는 형상으로 형성되며,
비행체가 이착륙 또는 호버 상태에 있는 경우, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도는 회전익이고 상기 주날개는 상기 본체의 위로 접혀지며,
비행체가 전진 비행하는 경우, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도는 고정익이고 상기 주날개는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐지는,
비행 모드에 따라 체공 성능이 향상되는, 비행체.
삭제
제6항에 있어서,
상기 본체의 하측에 구비되어 상기 본체로부터 아래로 연장되는 착륙부를 더 포함하고,
상기 착륙부는 익형의 날개 형상으로 형성되어, 상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 회전익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 아래로 접혀지고,
상기 덕트 형상의 추진부의 틸트된 각도가 고정익인 경우, 상기 착륙부는 상기 본체의 좌우측으로 펼쳐져 양력을 발생시킬 수 있는, 비행체.
제6항에 있어서,
상기 주날개는,
탱크로부터 액체 또는 기체를 상기 주날개로 이송시키기 위한 이송관; 및
상기 액체 또는 기체를 외부로 배출하기 위한 분출구;
를 포함할 수 있는, 비행체.