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KR101775922B1 - 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 ｐａｖ - Google Patents

도로주행 및 수직이착륙이 가능한 ｐａｖ Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV는 조종사 및 승객이 탑승하는 공간으로, 내부에 조종을 위한 각종 기기가 구비되고, 외부에 4개의 휠이 구비되어 주행모드를 가능하게 하는 탑승본체; 및 상기 탑승본체의 상단에 형성되어 슬라이딩(sliding) 방식으로 펴짐에 따라 수직이착륙을 위한 동력을 발생시키는 로터를 구비하여 비행모드를 가능하게 하는 주익부;를 포함하여, 추가적인 인프라 비용 소요를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

도로주행 및 수직이착륙이 가능한 ＰＡＶ{PERSONAL AIR VEHICLE FOR ROAD-DRIVING AND VERTICAL TAKEOFF AND LANDING}
본 발명은 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV에 관한 것으로, 더욱 상세하게 운전자가 기존 도로폭 기준을 만족하는 운송체를 도로 주행용 승용차로 활용하다가, 수직 이륙이 가능한 지점에서 승용차 후방에 구비된 접이식 로터와 슬라이딩(Sliding)식 주익을 전개하여 비행체로 형상을 변경하여 비행할 수 있도록 한 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV에 관한 것이다.
개인용 비행체인 PAV는 미래형 비행체로 각광을 받고 있으며, 이와 연관된 다양한 연구가 진행중인데, PAV는 이착륙하는 방식과 도로 주행 가능여부 등에 따라 분류할수 있다. 이착륙 방식에 의한 분류에서 양력을 얻기 위해 활주로를 이용하는 STOL(Short Takeoff and Landing)과 헬기처럼 제자리에서 수직이착륙이 가능한 VTOL(Vertical Takeoff and Landing)이 있다.
이착륙 방식에 따라 분류된 PAV들은 도로 주행이 가능여부에 따라서 Roadable 혹은 non-roadable로 세분화된다.
기존 헬기와 같은 수직이착륙 비행체의 경우 건물 옥상(Heliport) 혹은 개활지 등에서만 이착륙이 가능하다는 문제점이 있는데, 만일 수직이착륙 PAV도 단지 헬기와 동일하게 장소에서만 수직이착륙이 가능한 비행체로만 개발을 하면, 상술한 문제점을 그대로 가지게 되어, 목적지에 근접 착륙해서 운용자에게 시간 절약과 접근성을 극대화하려는 PAV의 본래 취지에 어긋나게 된다는 문제점이 있다.
또한, 헬기는 비행중에 악천후 상황에 직면하면 근처 착륙장에 내려서 기상 상태가 호전되길 기다리거나 혹은 다른 지상운송 수단을 활용해서 목적지로 이동해야하는 불편한 문제점이 있는데, PAV가 기존 헬기의 수직이착륙 방식을 채용하는 경우 동일한 문제점을 가지게된다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0284181호(2002. 07. 20)
상술한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은 고정익 항공기들의 주익과 같은 양력면을 이용하여 부족한 양력을 얻고, 수직이착륙 비행체의 추력장치를 가장 많이 활용되는 rotor를 결합한 형태로 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 제공을 목적으로 한다.
즉, 상술한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV은 헬기처럼 큰 직경을 갖는 한 개의 rotor를 사용하는 대신 저속회전수를 갖는 3개의 rotor를 사용하여(비록 rotor 효율을 감소하지만), rotor에 의한 소음을 줄임으로써 도심에서도 사용가능한 환경을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은 양력면 후방에 위치한 가운데 rotor(동체 센터라인에 위치)의 아래쪽에는 360도 방향 변경이 가능한 vane들을 설치하여, 주익 양력면 앞쪽에 위치한 두 개의 rotor들이 생성하는 torque양에 따라 vane의 방향을 변경하도록 하여 안정적인 비행체 자세를 보장하고 안전한 비행이 가능한 도로주행 및 수직이착륙 PAV의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV는 조종사 및 승객이 탑승하는 공간으로, 내부에 조종을 위한 각종 기기가 구비되고, 외부에 4개의 휠이 구비되어 주행모드를 가능하게 하는 탑승본체; 및 상기 탑승본체의 상단에 형성되어 슬라이딩(sliding) 방식으로 펴짐에 따라 수직이착륙을 위한 동력을 발생시키는 로터를 구비하여 비행모드를 가능하게 하는 주익부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV는 주익부가 자동차로 주행시 도로폭 관련 규정을 준수하도록 슬라이딩(sliding) 방식으로 접혀져 있어 추가적인 인프라 비용 소요를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 도로 주행시의 형상도,
도 2는 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 비행체로 변경된 형상도, 및
도 3은 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 주행시와 비행시의 주익부 변환을 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 도로 주행시의 형상도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 비행체로 변경된 형상도 이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV는 탑승본체(100) 및 주익[主翼]부(200)를 포함한다.
상기 탑승본체(100)는 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV를 조종하기 위한 조종사 및 동승자가 탑승하는 공간으로, 조종을 위한 각종 기기가 구비되어 있다.
한편, 상기 탑승본체(100)에는 4개의 휠(110)을 포함하는데, 상기 휠(110) 각각 마다 전기모터가 부착되어, 자동차 모드로 주행할 때, 필요한 토크(torque)를 생성한다.
또한, 상기 휠(110) 각각에는 WOW(Weight On Wheel)장치가 부착되어, 4개의 상기 휠(110)이 지상에서 떨어졌다는 신호가 들어오면, 자동차 조종계통이 항공기용으로 변환된다.
이때, 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 주행모드에서 비행모드로 변환된 경우, 주행모드에서 자동차 조종을 위해 사용하던 각종 조종장치인 wheel, 가속페달, 정치페달, 변속장치 등은 항공기의 방향변경, 가속, 감속, 베인각도 변경용으로 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 비행모드에서 주행모드로 변환하는 경우 상술한 내용을 반대로 생각하면된다.
상기 주익부(200)는 자동차로 주행시 도로폭 관련 규정을 준수하도록 슬라이딩(sliding) 방식으로 접혀져 있어, 자동차와의 간섭이 발생하지 않으며, 항공기로 전환하기 위해 조종사가 상기 탑승본체(100)의 내부에 구비된 버튼(button)을 누르면, 자동으로 펼쳐지게된다.
또한, 상기 주익부(200)는 자동차로 주행시 도로폭 관련 규정을 준수하도록 슬라이딩(sliding) 방식으로 접혀져 있어, 비행체를 보관할 때 PARKING 공간 건설과 같은 추가적인 인프라 비용 소요를 최소화할 수 있도록 하고 있다.
비행을 위해 펼쳐진 상기 주익부(200)는 좌측로터(210), 우측로터(220), 및 후방로터(230)를 포함한다.
비행에 필요한 추력을 생성하는 상기 좌측로터(210)와 우측로터(220)는 관절식 로터(articulated rotor)로, 각각 블레이드(211, 221)와 블레이드 지지부(212, 222)를 포함하고, 상기 주익부(200) 내부에 슬라이딩 방식으로 출입하는 좌측 및 우측 확장 날개(213, 223)를 더 포함한다.
상기 좌측로터(210)와 우측로터(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탑승본체(100)가 열리면, 상기 블레이드 지지부(212, 222)가 끼워넣고 빼는방식(telescopic)으로 상기 탑승본체(100) 바깥쪽으로 밀려나오고, 말단에 구비된 상기 블레이드(211, 221)가 상공을 바라보게 소정 각도만큼 회전한 후, 상기 좌측 및 우측 확장 날개(213, 223)가 슬라이딩 방식으로 출력되어 형성된 원형의 천공된 원통형 홀 내부로 배치된다.
참고로, 도 3은 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 주행시와 비행시의 주익부 변환을 도시한 도면이다.
이때, 상기 좌측로터(210)와 우측로터(220)의 상기 블레이드 지지부(212, 222)는 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 이착륙시 추가적인 추력이 필요한 경우, 또는 측풍에 의해서 로터의 효율이 저하될 때, 말단에 형성된 상기 블레이드(211, 221)를 기준면 위로 들어올려 구동되도록 함으로써, 상기 블레이드(211, 221)가 상기 천공된 원통형 홀 내부에 있을 때 보다 높은 추력을 발생시키도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 이때 원형의 천공된 상기 원통형 홀 내주면으로는 마이크(microphone)와 스피커(speaker)가 포함된 능동 소음 제어장치가 부착되어, 동일한 회전수로 회전하는 블레이드(211, 221)에 의한 소음을 제어한다.
한편, 상기 후방로터(230)는 자동차로 운용되는 경우 덮혀있지만, 비행하는 과정에서 비행체의 자세를 제어한다.
보다 구체적으로, 상기 후방로터(230)는 블레이드(232)의 아래쪽에 360도 회전가능하게 베인(vane:231)이 형성되어 있는데, 상기 베인(231)은 회전하는 상기 블레이드(232)에서 생성되는 후류의 방향을 수시로 바꿀수 있도록 되어 있어, 본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 안정적인 비행자세를 유지할 수 있도록 해준다.
본 발명에 따른 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV의 동력장치는 프러그인 하이브리드(Plug-in hybrid) 방식으로, 디젤엔진의 회전으로 발전기를 돌려 전기를 생성하고 이 전기를 상기 휠(110) 및 로터들(210, 220, 230)의 구동에 사용한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 탑승본체
110 : 휠
200 : 주익[主翼]부
210 : 좌측로터
211 : 좌측 블레이드
212 : 좌측 블레이드 지지부
213 : 좌측 확장날개
220 : 우측로터
221 : 우측 블레이드
222 : 우측 블레이드 지지부
223 : 우측 확장날개
230 : 후방로터

Claims (10)

  1. 조종사 및 승객이 탑승하는 공간으로, 내부에 조종을 위한 각종 기기가 구비되고, 외부에 4개의 휠(100)이 구비되어 주행모드를 가능하게 하는 탑승본체(100); 및
    상기 탑승본체(100)의 상단에 형성되어 슬라이딩(sliding) 방식으로 펴짐에 따라 수직이착륙을 위한 동력을 발생시키는 로터를 구비하여 비행모드를 가능하게 하는 주익부(200);를 포함하되,
    상기 주익부(200)는 비행에 필요한 추력을 생성하는 좌측로터(210)와 우측로터(220)를 포함하고,
    상기 좌측로터(210)와 우측로터(220)는 관절식 로터(articulated rotor)로, 좌·우측 블레이드(211, 221)와, 텔레스코픽 방식으로 길이가 조절되며, 상기 좌·우측 블레이드(211, 221)에 각각 결합되는 좌·우측 블레이드 지지부(212, 222) 및 슬라이딩 방식으로 출입하여 확장되는 좌·우측 확장 날개(213, 223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 휠(110)에는
    상기 주행모드로 주행할 때 필요한 토크(torque)를 발생시키 위한 전기모터가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 휠(110)에는
    상기 휠(110)이 지상에서 떨어졌다는 신호를 발생시켜, 상기 주행모드를 비행모드로 변환시키기 위한 WOW(Weight On Wheel)장치가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주익부(200)는
    비행중 비행체의 자세를 제어하는 후방로터(230);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 비행모드시,
    상기 좌·우측 블레이드 지지부(212, 222)가 상기 탑승본체(100) 바깥쪽으로 밀려나오고, 말단에 구비된 상기 좌·우측 블레이드(211, 221)가 상공을 바라보게 소정 각도만큼 회전한 후, 상기 좌·우측 확장 날개(213, 223)가 슬라이딩 방식으로 출력되어 형성된 원형의 천공된 원통형 홀 내부로 배치되는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 좌측로터(210)와 우측로터(220)의 효율이 저하되거나, 추가적인 추력이 필요한 경우, 상기 좌·우측 블레이드 지지부(212, 222)가 말단에 형성된 상기 좌·우측 블레이드(211, 221)를 기준면 위로 들어올려 구동시키는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 원형의 천공된 원통형 홀 내주면으로 마이크(microphone)와 스피커(speaker)가 포함된 능동 소음 제어장치가 부착되어, 동일한 회전수로 회전하는 블레이드(211, 221)에 의한 소음을 제어하는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 후방로터(230)는
    회전하는 블레이드(232)에서 생성되는 후류의 방향을 수시로 바꾸어 주어 비행체의 비행자세를 제어가능하도록 상기 블레이드(232)의 아래쪽에 360도 회전가능하게 베인(230)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 주익부(200)는
    상기 주행모드 시, 도로폭 관련 규정을 준수하도록 슬라이딩(sliding) 방식으로 접혀져 있고 상기 비행모드 시, 상기 조종사가 상기 탑승본체(100)의 내부에 구비된 버튼(button)을 누르면 자동으로 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 도로주행 및 수직이착륙이 가능한 PAV.
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