KR101895366B1 - the improved hybrid drone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진과 모터의 장점만을 조합하여 비행시 주동력원은 엔진을 사용하고 이착륙시 보조동력원으로 모터를 사용하되, 상기 엔진과 상기 모터에 연결된 프로펠러의 개수와 설치방향 그리고 구동방식을 조합하여 안정적으로 이착륙과 호버링 그리고 비행을 수행할 수 있는 개량형 하이브리드 드론에 관한 것이다.The present invention combines only the advantages of an engine and a motor, uses a motor as a main power source during flight and uses a motor as an auxiliary power source for landing and landing, and combines the number of propellers connected to the engine, To an improved hybrid drones capable of taking off and landing, hovering and flying.
근래에는 전동 모터구동의 멀티콥터형태의 드론이 대세를 이루고 있다.In recent years, electric motor-driven multi-copter drones have become popular.
기존의 드론은 전자장비의 지원으로 제어가 편리하고 배터리와 전동모터 동력으로 비행하므로 기능 확장에 편리한 시스템이기는 하나, 체공시간이 짧다는 단점이 있다.Conventional drones are convenient to control with the support of electronic equipment, and are convenient for expanding functions because they fly by battery and electric motor power.
특히 수직 이착륙시 기체비행을 위한 거의 모든 에너지의 출력으로 감당해야 하므로 배터리의 소모가 빠르고 모터 및 프로펠러의 수명 또한 짧아지게 된다.Especially, when the vertical landing and takeoff is required, it is required to cope with almost all the energy output for the gas flight, so that the battery is consumed fast and the life of the motor and the propeller is shortened.
그리고 엔진으로 구동하는 기체의 경우는 소음과 진동이 크고 정밀한 제어가 모터에 비해 어렵다는 단점이 있다.In the case of a gas driven by an engine, noise and vibration are large and precise control is difficult compared to a motor.
예를 들어 설명하는 다음과 같다.For example:
추력/중량비(TWR)를 비교하면 수직이착륙기의 추력중량비는 이론적으로 최소한 ‘1.0’을 초과해야 공중에 떠 있을 수 있다. 즉, 기체의 중량보다 더 큰 추력(출력환산)이 있어야 한다.Comparing the thrust / weight ratio (TWR), the thrust weight ratio of the vertical takeoff / landing should theoretically exceed at least 1.0 to float in the air. That is, there must be a larger thrust (output conversion) than the weight of the gas.
수직이착륙 기능이 없이 긴 활주로가 보장된 여객기와 같은 비행기를 예를 들면 주로 추력중량비가 ‘0.15~0.35’로 작은 동력으로 효율적인 운항이 가능하다.For example, an aircraft such as a passenger plane that does not have a vertical takeoff and landing function and a long runway is guaranteed to be able to operate efficiently with a small thrust weight ratio of 0.15 to 0.35.
반면, 비행에 필요한 양력을 얻을 만큼 충분한 속도가 있어야 이륙중량을 초과하는 양력을 날개에서 얻을 수 있으므로 그만큼 긴 활주로가 필요하다.On the other hand, a longer runway is needed because the wing can get lifts that exceed the take-off weight as long as there is enough speed to get the lift required for the flight.
많은 기동이 필요한 전투기 또는 곡예기 일부의 경우에는 ‘0.8~1.4’ 내외의 추력중량비를 가지고 있는 데, 이는 효율보다는 성능이 중요하기 때문이다.For some fighters or acrobatics that require a lot of maneuvering, they have a thrust weight ratio of about 0.8 to 1.4, because performance is more important than efficiency.
이에 본 발명자는 엔진과 모터의 장점만을 조합하여 비행시 주동력원은 엔진을 사용하고 이착륙시 보조동력원으로 모터를 사용하되, 상기 엔진과 상기 모터에 연결된 프로펠러의 개수와 설치방향 그리고 구동방식을 조합하여 안정적으로 이착륙과 호버링 그리고 비행을 수행할 수 있는 개량형 하이브리드 드론을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have combined the merits of an engine and a motor to use the engine as a main power source in flight and use a motor as an auxiliary power source in takeoff and landing, and combine the number of propellers connected to the motor, And to develop an improved hybrid drones capable of stable landing, hovering and flight.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 엔진과 모터의 장점만을 조합하여 비행시 주동력원은 엔진을 사용하고 이착륙시 보조동력원으로 모터를 사용하되, 상기 엔진과 상기 모터에 연결된 프로펠러의 개수와 설치방향 그리고 구동방식을 조합하여 안정적으로 이착륙과 호버링 그리고 비행을 수행할 수 있는 개량형 하이브리드 드론을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the related art. The purpose of this system is to combine the merits of the engine and the motor, to use the engine as the main power source in flight and to use the motor as the auxiliary power source for the takeoff and landing. The number of propellers connected to the engine and the motor, To provide an improved hybrid drones that can take off and land, hover and fly.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 주축 방향으로 설치되는 동체(100);According to an aspect of the present invention, there is provided a portable terminal comprising: a body;
상기 동체(100)에 직각축 방향으로 결합되어 보조날개(210)와 플랩(230)이 설치된 주익(200);A
상기 주익(200)의 좌측 및 우측에 주축 방향으로 각각 설치된 2개의 모터튜브 프레임(800);Two
후방에서 상기 2개의 모터튜브 프레임(800)을 연결하여 결합되어 엘리베이터(310)가 설치된 수평안정판(300);A
상기 모터튜브 프레임(800) 후방 상부에 결합되어 러더(410)가 설치된 수직안정판(400);A
을 포함하여 구성되되,, ≪ / RTI >
상기 동체(100) 후단에는 엔진으로 구동되는 주프로펠러(700)가 설치되고,A
상기 모터튜브 프레임(800) 전단과 후단에는 각각 모터로 구동되는 전방프로펠러(500)와 후방프로펠러(600)가 설치되는 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론을 제공한다.A
본 발명에 따르면엔진과 모터의 장점만을 조합하여 비행시 주동력원은 엔진을 사용하고 이착륙시 보조동력원으로 모터를 사용하되, 상기 엔진과 상기 모터에 연결된 프로펠러의 개수와 설치방향 그리고 구동방식을 조합하여 안정적으로 이착륙과 호버링 그리고 비행을 수행할 수 있는 개량형 하이브리드 드론을 제공한다. According to the present invention, by combining only the merits of an engine and a motor, a main power source is an engine, and a motor is used as an auxiliary power source for landing and landing. A combination of the number of propellers connected to the engine, It provides an improved hybrid drones that can perform stable landing, hovering and flying.
도 1은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 개량형 하이브리드 드론의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 프로펠러의 틸팅기능을 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 엔진시동, 기체상승, 호버링모드, 저속비행, 고속비행, 기체하강 등의 작동개념을 좌측면과 정면 그리고 후면에서 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 호버링모드에서 수평방향전환(yawing)시 작동개념을 좌측면과 정면 그리고 후면에서 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 비행중 상기 엔진의 작동이 멈출 경우 즉, 엔진 릴리스(release) 모드의 작동개념을 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 최종 상태이다.
도 10은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 메인보드, 수신기 그리고 송신기의 신호전달 경로 및 프로그램 믹싱을 개념적으로 도시한 것이다.1 is a plan view of an improved hybrid drones of the present invention.
2 is a side view of an improved hybrid drones of the present invention.
3 shows the tilting function of the propeller in the improved hybrid drones of the present invention.
FIGS. 4 and 5 show operation concepts of the engine starting, the gas rising, the hovering mode, the low-speed flight, the high-speed flight and the gas descent in the improved hybrid drones of the present invention from the left side, the front side and the rear side.
FIG. 6 is a conceptual view of the operation in horizontal direction yawing in the hovering mode in the improved hybrid drones of the present invention on the left side, the front side, and the rear side.
Fig. 7 is a plan view of Fig. 6. Fig.
FIG. 8 shows the concept of operating the engine in the release mode when the engine stops operating during flight in the hybrid hybrid drones of the present invention.
Figure 9 is the final state of Figure 8.
FIG. 10 conceptually illustrates signal transmission paths and program mixing of a main board, a receiver, and a transmitter in the improved hybrid drones of the present invention.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 개량형 하이브리드 드론의 측면도이다.Fig. 1 is a plan view of an improved hybrid drones of the present invention, and Fig. 2 is a side view of an improved hybrid drones of the present invention.
참고로 도면에서 ‘RF’, ‘LF’, ‘RR’, ‘LR’ 기호는 평면상에서 각각 ‘우측전방’, ‘좌측전방’, ‘우측후방’, ‘좌측후방’을 의미하며, ‘주축’은 도 1에서 동체를 좌에서 우로 관통하는 선이고, ‘직각축’은 도 1에서 상기 주축과 수직을 이루는 선이다. For reference, 'RF', 'LF', 'RR', and 'LR' signify 'front right', 'left front', 'right rear', 'left rear' Is a line passing through the body from left to right in FIG. 1, and the 'right angle axis' is a line perpendicular to the main axis in FIG.
본 발명의 개량형 하이브리드 드론은 주축 방향으로 설치되는 동체(100);The improved hybrid drones of the present invention include a moving
상기 동체(100)에 직각축 방향으로 결합되어 보조날개(210)와 플랩(230)이 설치된 주익(200);A
상기 주익(200)의 좌측 및 우측에 주축 방향으로 각각 설치된 2개의 모터튜브 프레임(800);Two
후방에서 상기 2개의 모터튜브 프레임(800)을 연결하여 결합되어 엘리베이터(310)가 설치된 수평안정판(300);A
상기 모터튜브 프레임(800) 후방 상부에 결합되어 러더(410)가 설치된 수직안정판(400);A
을 포함하여 구성되되,, ≪ / RTI >
상기 동체(100) 후단에는 엔진으로 구동되는 주프로펠러(700)가 설치되고,A
상기 모터튜브 프레임(800) 전단과 후단에는 각각 모터로 구동되는 전방프로펠러(500)와 후방프로펠러(600)가 설치되는 것을 특징으로 한다.A
바람직하게는 기체 전체의 무게중심이 엔진의 위치에 따라 전방에 치우침을 고려하여 상기 모터튜브 프레임(800) 전단은 후단에 비해 출력이 높은 한 쌍의 모터를 포함하고 후단에는 전단에 비해 출력이 낮은 한 쌍의 모터를 포함하여 구성되어 구동한다.The front end of the
도 3은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 프로펠러의 틸팅기능을 도시한 것이다.3 shows the tilting function of the propeller in the improved hybrid drones of the present invention.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 측면에서 볼 때 틸팅기능(tilting)을 부여하여,As shown in FIGS. 2 and 3, a tilting function is given from the side,
상기 주프로펠러(700)는 엔진 틸팅 축(tilt axis)을 중심으로 후방과 하방 사이를 회전이동하고, 상기 전방프로펠러(500)는 모터 틸팅 축(tilt axis)을 중심으로 상방과 전방 사이를 회전이동하며, 상기 후방프로펠러(600)는 모터 틸팅 축(tilt axis)을 중심으로 후방과 하방 사이를 회전이동하는 것을 특징으로 한다.The
구체적으로 상기 후방프로펠러(600)는, More specifically, the
모터 틸팅 축을 중심으로 후방과 하방 사이로 회전하고, 모터튜브 프레임(800)을 축으로 좌측과 우측 방향으로 회전하는 2개의 회전축을 가진 구조를 가진다.And has two rotating shafts that rotate between the rear and lower sides about the motor tilting axis and rotate in the left and right directions about the
그리고 상기 주프로펠러(700)는 푸쉬타입(push type)으로 날개가 펴진 상태로 고정되어 있고,In addition, the
상기 전방프로펠러(500)는 풀타입(pull type)으로 회전시 날개가 펴지며,The
상기 후방프로펠러(600)는 푸쉬타입(push type)으로 회전시 날개가 펴지는 것을 특징한다. The
즉, 상기 전방프로펠러(500)와 상기 후방프로펠러(600)는 힌지 또는 스프링 등을 사용하여 날개에 양력이 발생하면 자동으로 펴지고 양력이 감소하면 자동으로 접히는 폴딩기능(folding)을 가진다. 물론 기계적 또는 전기적으로 구동수단을 부여하고 제어하여 상기 폴딩기능(folding)을 부여할 수 있다.That is, the
부연하면,In addition,
본 발명은 중앙부에 위치한 주동력원인 엔진과 전면과 후면의 출력이 서로 다른 두 쌍의 모터와 프로펠러로 구성된다. The present invention is composed of an engine, which is a main power source located at a central portion, and two pairs of motors and propellers having different outputs on the front and rear sides.
도 1에서 기체의 무게중심이 주익(200) 상에 위치하는 것을 고려할 때, 모터는 후면의 모터 보다 전면의 모터가 출력이 높은 것을 사용하는 것이 이착륙시 바람직하다. Considering that the center of gravity of the gas is located on the
본 발명은 엔진비행기와 멀티콥터를 혼합한 구조로써 주동력원인 엔진에는 푸시형 프로펠러(Push propeller)를 장착하고 엔진마운트가 하향 및 후향의 틸팅이 가능하도록 동체의 브라켓과는 힌지형태로 장착되며 원스텝으로 강제이탈이 가능한 구조이다.The present invention is a structure in which an engine airplane and a multi-copter are mixed. A push propeller is mounted on an engine as a main power source, and a hinge is attached to a bracket of a fuselage so that an engine mount can be tilted downward and backward. And can be forced out.
상술한 바와 같이 모터와 프로펠러는 전면의 높은 출력의 모터 및 프로펠러 파트와 후면의 낮은 출력의 모터 및 프로펠러 파트로 구성되며,As mentioned above, the motor and the propeller consist of a high-output motor and propeller part at the front and a low-output motor and propeller part at the rear,
전면부 그룹은 풀타입 프로펠러(Pull type propeller)로써 후면부에 비해 높은 출력의 모터와 조합으로 직경이 큰 프로펠러로 구성한다.The front group is a full-type propeller consisting of a larger-diameter propeller in combination with a higher output motor than the rear.
그리고 후면부 그룹은 푸시타입 프로펠러(Push type propeller)로써 전면부에 비해 출력이 낮은 모터와의 조합으로 직경이 작은 프로펠러로 구성한다.And the rear group is a push type propeller composed of a propeller with a smaller diameter in combination with a motor with lower output than the front part.
전면부 프로펠러는 전향~상향, 후면부 프로펠러는 하향~후향, 좌~우향으로 각각 틸팅이 되며 공기저항을 줄이기 위해 폴딩 프로펠러를 적용하는 것이 바람직하다.The front propeller is tilted from forward to upward, the rear propeller from downward to backward and from left to right, and a folding propeller is preferably applied to reduce air resistance.
도 4 및 도 5는 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 엔진시동, 기체상승, 호버링모드, 저속비행, 고속비행, 기체하강 등의 작동개념을 좌측면과 정면 그리고 후면에서 도시한 것이다.FIGS. 4 and 5 show operation concepts of the engine starting, the gas rising, the hovering mode, the low-speed flight, the high-speed flight and the gas descent in the improved hybrid drones of the present invention from the left side, the front side and the rear side.
도면에서 모터A. 모터B 그리고 엔진은 각각 전방프로펠러(500), 후방프로펠러(600) 그리고 주프로펠러(700)를 구동하는 동력원이다. Motor A. The motor B, and the engine are power sources for driving the
그리고 동력축 등의 각도 및 출력은 모두 바람직한 실시예를 표기한 것으로 반드시 기재된 수치에 국한되지 않음을 밝힌다.And the angles and outputs of the power shafts and the like are all indicative of preferred embodiments and are not necessarily limited to the numerical values described.
도 4 및 5에 상세히 도시 및 기재되어 있으므로 설명을 생략하고 주요 특징만을 설명하면 다음과 같다.4 and 5, the explanation will be omitted and only the main features will be described as follows.
수직이착륙 또는 정지비행 모드에서는 엔진-하향, 전면부-상향, 후면부-하향으로 프로펠러축이 정렬되며 모두 하향으로 양력을 발생시킨다.In vertical take off or landing flight mode, the propeller axes are aligned with engine-down, front-up, rear-down, and all generate lift downward.
그리고 수직이륙 중이나 정지비행 중 프로펠러 축이 경사지게 세팅되면 기체는 천천히 수평비행을 하게 되며 이때 프로펠러 축의 기울기에 따라 모터의 출력율이 낮아지게 되어 수직모드보다 기체에 주는 영향이 적어지고 프로펠러 축을 완전히 수평상태로 회전시키게 되면 모터는 정지하고 엔진만 가동하게 된다.If the propeller shaft is set to be inclined during vertical takeoff or stopping flight, the aircraft will slowly fly horizontally. At this time, the output rate of the motor will decrease according to the inclination of the propeller shaft, The motor is stopped and only the engine is started.
비행모드에서 정지비행 또는 수직착륙 전환시에는 역순으로 프로펠러축을 경사지게 정렬시키면 저속비행이 가능하고,If the propeller shaft is tilted in reverse order in a stop mode or a vertical landing mode in flight mode, low-speed flight is possible,
완전히 수직으로 정렬하면 수직 이착륙 모드가 된다.Vertically aligning completely results in vertical takeoff and landing mode.
부연하면,In addition,
본 발명은 기체의 상승 또는 하강을 포함하는 호버링모드시, In the hovering mode, which involves raising or lowering the gas,
상기 주프로펠러(700)는 하방으로 위치하여 하방으로 양력을 발생하고, The
상기 전방프로펠러(500)는 상방으로 위치하여 하방으로 양력을 발생하며, The
상기 후방프로펠러(600)는 하방으로 위치하여 하방으로 양력을 발생하는 것을 특징으로 한다.The
이때 모터의 스로틀은 예비채널을 통해 엔진의 스로틀과의 믹싱되고 이의 믹싱볼륨을 플랩의 하향 각으로 조정되도록 믹싱하여 호버링시 플랩은 풀다운상태이며, 이 때 주엔진과 모터의 스로틀은 100% 동조되어 수직이착륙, 호버링시 출력을 최대로 가동할 수 있는 모드가 된다. At this time, the throttle of the motor is mixed with the throttle of the engine through the spare channel, and the mixing volume thereof is mixed with the downward angle of the flap so that the flap is pulled down when hovering, It is the mode that can maximize the output during vertical take-off, landing and hovering.
그리고 저속비행시, When flying at low speed,
상기 주프로펠러(700)는 하방에서 후방으로 경사지게 위치하여 하방에서 후방으로 경사지게 양력을 발생하고, The
상기 전방프로펠러(500)는 상방에서 전방으로 경사지게 위치하여 하방에서 후방으로 경사지게 양력을 발생하며, The
상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 후방으로 경사지게 위치하여 하방에서 후방으로 경사지게 양력을 발생하는 것을 특징으로 한다.The
이때 모터의 스로틀은 예비채널을 통해 엔진의 스로틀과의 믹싱되며 이의 믹싱볼륨을 플랩의 하향 각으로 조정되도록 믹싱하여 저속비행 시 플랩의 일부(예, 50%) 다운으로 주엔진과 모터의 스로틀이 일부만 동조(예, 50%) 되도록 믹싱하는 모드가 된다. At this time, the throttle of the motor is mixed with the throttle of the engine through the spare channel, and its mixing volume is mixed so that it is adjusted to the downward angle of the flap, so that the throttle of the main engine and the motor It becomes a mode in which only a part is tuned (for example, 50%).
따라서 모든 비용모드에서 예비채널 등을 통해 모터와 엔진의 스로틀이 믹싱되고, 주프로펠러(700), 전방프로펠러(500), 후방프로펠러(600) 등의 경사각 및 플랩의 각도 등이 자동으로 제어되므로 조종자 1인의 기체 제어가 가능하다.
Therefore, in all the cost modes, the throttle of the motor and the engine is mixed through the spare channel or the like, and the inclination angle of the
그리고 고속비행시, When flying at high speed,
상기 주프로펠러(700)는 후방으로 위치하여 후방으로 양력을 발생하고, The
상기 전방프로펠러(500) 및 상기 후방프로펠러(600)는 구동하지 않는 것을 특징으로 한다.The
이때 모터의 스로틀은 예비채널을 통해 주 엔진의 스로틀과의 믹싱되며 이의 믹싱볼륨을 플랩의 하향 각으로 조정되도록 믹싱하여 완전 비행시 플랩은 노멀상태 내림각은 0도 이므로 주엔진과 모터의 스로틀의 동조율이 0%가 되어 동력이 차단 되는 모드가 된다.At this time, the throttle of the motor is mixed with the throttle of the main engine through the spare channel, and the mixing volume is mixed with the downward angle of the flap so that the flap is at 0 degree in the normal flight state. The tuning rate becomes 0% and the power is shut off.
더불어 상기 전방프로펠러(500) 및 상기 후방프로펠러(600)는 각각 전방과 후방으로 위치하고 날개가 접힌 상태로 구동하지 않을 수 있다.In addition, the
도 6은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 호버링모드에서 수평방향전환(yawing)시 작동개념을 좌측면과 정면 그리고 후면에서 도시한 것이고,FIG. 6 is a view showing the concept of operating in the horizontal direction yawing in the hovering mode in the improved hybrid drones of the present invention on the left side, the front side and the rear side,
도 7은 도 6의 평면도이다.Fig. 7 is a plan view of Fig. 6. Fig.
본 발명의 개량형 하이브리드 드론은 수평방향전환(yawing)시 정면에서 볼 때,The improved hybrid drones of the present invention, when viewed from the front in horizontal direction yawing,
상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 좌측 또는 우측으로 경사지게 위치하여 좌측 또는 우측으로 경사지게 양력이 발생하는 것을 특징으로 한다.The
구체적으로 호버링, 저속비행모드에서 상기 주프로펠러(700)의 토크로 발생하는 기체의 역토크(counter torque)에 대응하는 반토크(anti torque)를 발생시켜 기체의 회전을 방지하기 위하여 정면에서 볼 때,Specifically, in order to prevent rotation of the gas by generating an anti torque corresponding to a counter torque of the gas generated by the torque of the
상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 모터튜브 프레임(800)을 축으로 좌측 또는 우측으로 경사지게 회전시켜 좌측 또는 우측으로 경사지게 양력이 발생하는 것을 특징으로 한다.The
참고적으로 용어를 정리하면,
(1) 토크(torque)는 엔진 및 모터의 프로펠러를 회전시키는 힘(물리: 작용)이고,
(2) 역토크(counter torque)는 엔진 및 모터의 프로펠러 회전시 반대방향으로 회전하려는 힘으로 토크(torque)와 크기는 같으나 방향이 반대(물리: 반작용)인 힘이며,
(3) 반토크(Anti torque)는 역토크(counter torque)에 저항하는 힘(기체가 회전하지 않고 직진비행을 위해서는 토크와 반토크의 크기와 방향이 같아야 한다)을 말한다.For reference purposes,
(1) Torque is the force (physics) that rotates the propeller of the engine and the motor,
(2) Counter torque is a force that rotates in the opposite direction when the propeller of the engine and the motor rotates in the opposite direction. The torque is the same in magnitude but opposite in direction (physical: reaction)
(3) Anti torque refers to the force against counter torque (the direction of the torque and the anti-torque must be the same for the straight flight without the gas rotating).
도 8은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 비행중 상기 엔진의 작동이 멈출 경우 즉, 엔진 릴리스(release) 모드의 작동개념을 도시한 것이고, FIG. 8 illustrates the concept of operating the engine in the engine release mode when the engine is stopped during flight in the hybrid hybrid drones of the present invention,
도 9는 도 8의 최종 상태이다.Figure 9 is the final state of Figure 8.
본 발명의 개량형 하이브리드 드론은 비행중 상기 엔진의 작동이 멈출 경우,The improved hybrid drones of the present invention, when the engine stops operating during flight,
상기 모터가 구동되어 상기 전방프로펠러(500)는 전방으로 위치하여 후방으로 양력을 발생하며, 상기 후방프로펠러(600)는 후방으로 위치하여 후방으로 양력을 발생하는 것을 특징으로 하며,The motor is driven so that the
상기 주프로펠러(700)는 상기 엔진에서 이탈되어 분리될 수 있다.The
도 1 및 2를 중심으로 본 발명의 설명을 부연하면,1 and 2, a description of the present invention will be given.
1. 동체, 주익, 1. Fuselage, wing, 수평,수직 꼬리날개(안정판)Horizontal, vertical tail wing (stabilizer) , 랜딩기어, 주엔진 추진체 등 , Landing gear, main engine propulsion, etc. 고정익을Fixed wing 기본으로 하는 구성. The default configuration.
-모터는 전면부 좌우 한쌍의 고출력 모터파트와 후면부 좌우 한쌍의 저출력 모터 파트로 구성- The motor consists of a pair of high-output motor parts on the front and a pair of low-output motor parts on the rear part.
-후면부 한쌍의 모터파트는 요잉(yawing) 기동시 수직꼬리날개(안정판)의 러더와 연동해 수직방향시 좌우 틸팅으로 방향전환 및 주 엔진의 수직축 회전에 따른 프로펠러의 반토크를 상쇄시키는 기능- A pair of motor parts on the rear part are linked with the rudder of the vertical tail wing (stabilizer) when the yawing is started, so that it can be turned to the right and left tilting in the vertical direction and to cancel the anti torque of the propeller due to the rotation of the vertical axis of the main engine
2. 꼬리날개의 프레임인 모터튜브 2. The motor tube which is the frame of the tail wing 프레임프레임을Frame frame 주익 전면으로 돌출되도록 연장해, ①②모터 마운트의 회전축 지지대 역할. It extends to protrude from the front of the wing. ① ② It acts as a supporting shaft of the motor mount.
-①②모터 마운트의 틸팅은 플랩과 믹싱되어 플랩이 노멀상태에서는 전방향으로, 플랩을 작동시켜 100%(약45˚) 동작하면 모터축은 상방향으로 연동한다.-①② The tilting of the motor mount is mixed with the flap so that when the flap is in the normal state, it runs in all directions and when the flap is operated 100% (about 45˚), the motor shaft works upwards.
3. 꼬리날개의 프레임인 모터튜브 3. Motor tube which is the frame of the tail wing 프레임프레임을Frame frame 꼬리날개(안정판) 후면으로 돌출되도록 연장해, ③④모터 마운트의 회전축 지지대 역할. Tail wing (stabilizer) extended to protrude to the rear side, ③ ④ serves as a rotating shaft support of the motor mount.
-③④모터 마운트의 틸팅은 플랩과 믹싱되어 플랩이 노멀상태에서는 후방향으로, 플랩을 작동시켜 100%(약45˚) 동작하면 모터축은 하방향으로 연동하며,-③④ The tilting of the motor mount is mixed with the flap so that when the flap is in the normal state, it runs backward and when the flap is operated 100% (about 45˚), the motor shaft works in the downward direction,
수직안정판(400)의 보조날개며 방향타인 러더(410)와 연동하여 모터튜브 프레임(800)을 축으로도 틸팅한다.The tilting of the
4. 엔진+프로펠러는 동체에 장착하며 4. Engine + Propeller is mounted on the body 후향Backward ~하향으로 회전(~ Rotate downward ( 틸팅Tilting )하도록 회전축에 ) 엔진마운트를Engine mount 장착한다. .
-엔진 마운트의 틸팅은 플랩과 믹싱되어 플랩이 노멀상태에서는 후방향으로, 플랩을 작동시켜 100%(약45˚) 동작하면 모터축은 하방향으로 연동한다.- The tilting of the engine mount is mixed with the flap so that when the flap is in the normal state, it moves in the backward direction. When the flap is operated 100% (about 45˚), the motor shaft works in the downward direction.
5. 엔진 및 모터의 동작 5. Operation of engine and motor 모드는The mode is 크게 3가지로 구분한다. There are three main categories.
(1) 호버링모드: (1) Hovering mode :
엔진 및 후면 모터파트는 하향 역피치 프로펠러(PUSHtype). 전면 모터파트는 상향 정피치 프로펠러(PULLtype), 플랩은 완전히 내림(전체의 100% 각도)Engine and rear motor parts are downward pitch pitch propeller (PUSHtype). The front motor part is an upward positive pitch propeller (PULLtype), the flap is fully down (100% of the total angle)
이때 자세제어는,At this time,
a. 스로틀 업-다운: 엔진+모터 출력 제어로 호버링 상,하동작 (엔진과 모터 스로틀 동조율 100%)a. Throttle up-down: hovering up / down operation by engine + motor output control (engine and motor
b. 엘리베이터 업-다운: 동체자세의 전면 기울임, 후면으로 기울임.(호버링 상태에서 전, 후진 동작), 전면 모터파트와 후면 모터파트의 모터 출력을 상반되도록 제어, 엔진은 영향 없음. 수평꼬리날개(수평안정판)의 보조날개(elevator) 업다운 연동b. Elevator up-down: tilting the front of the body posture, tilting to the rear (forward and backward movement in hovering state), controlling the motor output of the front and rear motor parts to be opposite, the engine is not affected. Interlocking up and down of the horizontal wing (horizontal stabilizer) elevator
c. 에일러론 좌-우: 동체자세의 좌우 기울임.(Bank angle - 호버링상태에서 좌, 우 방향 이동). 전.후 동일하게 좌우 모터파트의 모터 출력을 상반되도록 제어. 엔진은 영향없음. 주익 보조날개(Aileron)의 좌우동작 연동.c. Aileron left - right: tilt of the body posture. (Bank angle - left and right movement in hovering state). Control the motor output of the left and right motor parts in the same way before and after. The engine has no effect. Left and right movement of wing secondary wing (Aileron).
d. 러더 좌-우: 동체가 수직축을 기준으로 기수의 좌우 방향전환. (모터B의 축은 수직 하향 상태이며 모터 튜브프레임을 축으로 좌우 틸팅 및 수직꼬리날개(안정판)의 보조날개(방향타) 연동)d. Rudder Left-Right: The horizontal direction of the rider is changed from the vertical axis to the fuselage. (The axis of the motor B is vertically downward, and the motor tube frame is tilted right and left by the shaft and the auxiliary wing (rudder) of the vertical tail wing (stabilizer) is interlocked)
(2) 저속비행모드: (2) Low-speed flight mode :
호버링 모드에서 엔진 및 후면 모터파트(역피치 프로펠러(Push type))는 하향에서 후향으로 부분 틸팅. 전면 모터파트(정피치 프로펠러(Pull type))는 상향에서 전향으로 부분 틸팅, 플랩과 믹싱되어 플랩작동(전체 내림각의 20~50%)시 연동해 엔진 및 모터 축을 틸팅. 플랩은 부분내림(전체 내림각의 20~50%)In hovering mode, engine and rear motor parts (reverse pitch propeller) are partially tilted from down to back. The front motor part (Pull type) is tilted forward and tilting the engine and motor shaft in conjunction with partial tilting, flap mixing and flap operation (20 ~ 50% of total descending angle). The flaps are partially lowered (20 to 50% of the total lowering angle)
이때 자세제어는 At this time,
a. 스로틀 업-다운: 엔진+모터출력제어로 호버링 상,하동작a. Throttle up-down: hovering up and down by engine + motor output control
b. 엘리베이터 업-다운: 동체의 전면 및 후면으로 기울임. (호버링상태에서 전, 후진 동작). 전면 모터파트와 후면 모터파트의 모터 출력을 상반되도록 제어. 엔진은 영향 없음. 수평꼬리날개(수평안정판)의 보조날개(elevator) 업다운 연동.b. Elevator up-down: tilt to the front and back of the fuselage. (Forward and backward movement in hovering state). Control the motor output of the front motor part and the rear motor part to be opposite. The engine has no effect. The elevator up-down linkage of the horizontal tail wing (horizontal stabilizer).
c. 에일러론 좌-우: 동체의 좌우 기울임. 진행방향을 좌우로 변경시(Bank turn). 전.후 동일하게 좌우 모터파트의 모터 출력을 상반되도록 제어. 엔진은 영향 없음. 주익 보조날개(Aileron)의 좌우동작 연동.c. Aileron Left-Right: Tilt of the fuselage. Change the direction to the left or right (Bank turn). Control the motor output of the left and right motor parts in the same way before and after. The engine has no effect. Left and right movement of wing secondary wing (Aileron).
d. 러더(Rudder) 좌-우: 동체가 수직축을 기준으로 기수의 좌우 방향전환(Yawing). 모터B의 축이 수직상태에서 후방으로 부분 틸팅(플랩 내림각과 연동)된 상태이며 모터튜브 프레임을 축으로 좌우 방향으로 틸팅 및 수직꼬리날개(안정판)의 보조날개(Rudder)와 연동.d. Rudder Left-right: Yawing of the nose in the horizontal direction with respect to the vertical axis. When the axis of motor B is vertical Tilting rearward (interlocked with flap lifting angle), tilting motor tube frame to the left and right along the axis and interlocking with the rudder of the vertical tail wing (stabilizer).
저속비행모드는 주익의 플랩과 연동된 모터의 회전축은 플랩의 동작 각도에 따라 회전축이 기울어지며(Tilting), In the low-speed flight mode, the rotation axis of the motor linked to the flap of the wing is tilted according to the operation angle of the flap,
플랩과 메인보드의 프로그램 믹싱으로 플랩 하향각도에 반비례해 모터 전체의 출력이 저하되므로 이에 따른 제어 영향은 저하되지만 기체가 전진운동을 하므로 동체의 주익과 수직, 수평안정판에서 에일러론, 엘리베이터, 러더가 동체의 자세 제어에 기여하므로 모터의 부족한 제어기능을 보완해 준다.Because of the program mixing of the flap and the main board, the output of the motor decreases in inverse proportion to the flap downward angle. Therefore, the control effect is lowered, but the aileron, elevator, and rudder in the horizontal stabilizer, And it compensates the insufficient control function of the motor.
(3) (3) 비행모드Flight mode
-저속비행모드에서 엔진 파트는 하향에서 후향으로 완전히 틸팅, 역피치 프로펠러(Push type) 추진 추력 발생. - In low-speed flight mode, the engine part is completely tilted from the downward to the backward direction, and the propulsive force of the reverse-pitch propeller (push type) is generated.
-후면 모터파트는 하향에서 후향으로 완전히 틸팅, 플랩+스로틀 프로그램 믹싱으로 모터정지, 역피치프로펠러(Push type)는 폴딩.- The rear motor part is completely tilted from the downward to the rear, the motor is stopped by the flap + throttle program mixing, and the reverse pitch propeller is folded.
-전면 모터파트는 상향에서 전향으로 완전틸팅 정피치 프로펠러(Pull type), 플랩 작동 0% (비행모드)- The front motor part is fully forward tilting forward pitch propeller (Pull type), flap operation 0% (flight mode)
이때 자세 제어는At this time,
a. 스로틀 업-다운: 플랩과 모터 스로틀의 프로그램 믹싱으로 플랩각도가 0˚이면 모터의 동력이 차단되어 프로펠러 회전이 정지하고 폴딩상태 유지. 스로틀 업-다운은 수평축 상태인 엔진의 회전수를 조정해 기체의 비행속도 제어.a. Throttle up-down: When the flap angle is 0 ° due to the program mixing of the flap and motor throttle, the power of the motor is cut off and the rotation of the propeller stops. Throttle up-down controls the speed of the airframe by adjusting the number of revolutions of the engine in the horizontal axis.
b. 엘리베이터 업-다운: 동체자세의 전면 기울임, 후면으로 기울임. 전면 모터파트와 후면 모터파트의 모터는 회전이 정지하여 폴딩상태로 제어기능 없음. 수평꼬리날개(수평안정판)의 보조날개(elevator)로 비행기체의 업다운 제어.b. Elevator up-down: front tilt of body posture, tilt to rear. The motors of the front motor part and the rear motor part stop rotating and are folded and have no control function. Up-down control of the airplane body with the aid of a horizontal tail wing (horizontal stabilizer).
c. 에일러론 좌-우: 동체의 좌우 기울임. Bank turn 또는 호버링상태에서 좌, 우 방향 진행 동작. 좌우 모터파트의 모터는 회전이 정지하여 폴딩상태로 제어기능 없음. 주익 보조날개(Aileron)의 좌우동작으로 기체의 좌우 기울임(뱅크각-Bank angle) 자세 제어.c. Aileron Left-Right: Tilt of the fuselage. Left / right movement in bank turn or hovering. The motor of the right and left motor parts stops rotating and is folded and has no control function. Left and right motion of the wing secondary wing (Aileron) to control the tilt of the gas (bank angle).
d. 러더(Rudder) 좌-우: 동체가 수직축을 기준으로 기수의 좌우 방향전환. 모터B의 모터튜브 프레임을 축으로 좌우 틸팅 및 수직꼬리날개(안정판)의 보조날개 연동)모터의 회전축이 기울어지지만 플랩과 프로그램 믹싱으로 모터는 정지하여 제어에 영향이 없으며 수직꼬리날개(안정판)의 보조날개(러더)로만 제어한다.d. Rudder Left-right: The horizontal direction of the rider is changed with the fuselage as the vertical axis. Axis of the motor tube frame of motor B The tilting of the motor and the tilting of the vertical tail wing (stabilizer) are tilted. However, the motor is stopped by the flap and program mixing, and the control is not affected. It is controlled only by the auxiliary wing (rudder) of the vertical tail wing (stabilizer).
(4) 모터 (4) Motor 추력에On thrust 의한 by 비행모드Flight mode
-비상시 엔진파트를 원스텝으로 이탈시키고 모터를 수평방향으로 구동시켜 추력을 발생해 비행하는모드- In case of emergency, the engine part is moved to one step and the motor is driven horizontally to generate thrust
- 조종기의 예비채널-2를 OFF시키면 동체에 고정된 힌지 브라켓이 개방되어 주 엔진마운트의 회전축이 릴리즈되면 엔진이 기체에서 분리되며, 플랩과 모터의 스로틀 믹싱을 OFF시켜 모터는 틸팅(수평상태의 비행모드) 상태에서도 스로틀이 활성화된다. - When the spare channel 2 of the controller is turned OFF, the hinge bracket fixed to the body is opened. When the rotation axis of the main engine mount is released, the engine is separated from the gas, and the throttle mixing of the flap and the motor is turned off. Throttle is activated even in the flight mode.
-후면 모터파트는 후향으로 완전히 틸팅, 플랩+스로틀 프로그램 믹싱(예비채널~모터 스로틀의 믹싱 볼륨)이 차단되므로 주엔진 스로틀과 동조율을 100% 유지하여 모터의 스로틀 활성화, 역피치 프로펠러(Push type) 회전 추진력발생.- The rear motor part is fully tilted backwards and the flap + throttle program mixing (preliminary channel ~ mixing volume of the motor throttle) is shut off, so the main engine throttle and tuning ratio are maintained at 100% Throttle activation of motor, reverse pitch propeller (push type) rotation propulsion.
-전면 모터파트는 전향으로 완전히 틸팅, 플랩+스로틀 프로그램 믹싱(예비채널~모터 스로틀의 믹싱 볼륨)이 차단되므로 주엔진 스로틀과 동조율을 100% 유지하여 모터의 스로틀 활성화, 정피치 프로펠러(Pull type) 회전 추진력발생.- Front motor part fully tilts forward, flap + throttle program mixing (preliminary channel ~ mixing volume of motor throttle) is shut off, so main engine throttle and tuning ratio are kept 100% Throttle activation of the motor, constant pitch propeller (Pull type) rotation propulsion.
이때 자세 제어는At this time,
a. 스로틀 업-다운: 플랩과 모터 스로틀의 프로그램 믹싱 차단으로 플랩각도가 0˚이어도 모터의 동력 활성화. 프로펠러 회전으로 추진력발생. 스로틀 업-다운은 수평축상태인 엔진의 회전수를 조정해 기체의 비행속도 제어.a. Throttle up-down: Energize the motor even if the flap angle is 0 ° due to the programmed mixing of the flap and motor throttle. Propeller rotation generates propulsion. Throttle up-down controls the speed of the airframe by adjusting the number of revolutions of the engine in the horizontal axis.
b. 엘리베이터 업-다운: 동체자세의 전면 기울임, 후면으로 기울임. 전면 모터파트와 후면 모터파트의 모터는 상반된 RPM을 유지하지만, 비행자세에는 영향이 미미함. 수평꼬리날개(수평안정판)의 보조날개(elevator)로 비행기체의 업다운 제어.b. Elevator up-down: front tilt of body posture, tilt to rear. The motors of the front motor part and the rear motor part maintain the opposite RPM, but the effect on the flight attitude is insignificant. Up-down control of the airplane body with the aid of a horizontal tail wing (horizontal stabilizer).
c. 에일러론 좌-우: 동체의 좌우 기울임. Bank turn 또는 호버링상태에서 좌, 우 방향 진행 동작. 좌우 모터파트의 모터의 회전속도 RPM이 상반되어 반응하므로 Yawing 현상, Bank turn 동작에 효과적임. 주익 보조날개(Aileron)의 좌우동작으로 기체의 좌우 기울임(뱅크각-Bank angle) 자세 제어.c. Aileron Left-Right: Tilt of the fuselage. Left / right movement in bank turn or hovering. It is effective in Yawing phenomenon and Bank turn operation because it reacts with opposite RPM of motor of left and right motor part. Left and right motion of the wing secondary wing (Aileron) to control the tilt of the gas (bank angle).
d. 러더(Rudder) 좌-우: 동체가 수직축을 기준으로 기수의 좌우 방향전환. 모터B의 수직축에서 좌우 틸팅은 후향 수평방향으로 틸팅상태이며 모터튜브 프레임을 축으로 좌우로 틸팅되지만 모터의 동력이 차단된 상태이고 모터의 축방향과 동일한 축(모터튜브 프레임)이므로 비행자세에 영향을 주지 않음. 수직꼬리날개(안정판)의 보조날개(러더)로만 제어.d. Rudder Left-right: The horizontal direction of the rider is changed with the fuselage as the vertical axis. Tilting left and right in the vertical axis of the motor B is a tilting in the backward and horizontal direction and tilting right and left with the motor tube frame as an axis. However, since the power of the motor is cut off and it is the same axis (motor tube frame) Does not affect flight position. Controlled only by the auxiliary wing (rudder) of the vertical tail wing (stabilizer).
도 10은 본 발명의 개량형 하이브리드 드론에서 메인보드, 수신기 그리고 송신기의 신호전달 경로 및 프로그램 믹싱을 개념적으로 도시한 것이다.FIG. 10 conceptually illustrates signal transmission paths and program mixing of a main board, a receiver, and a transmitter in the improved hybrid drones of the present invention.
도 10의 구성은 다음과 같다.10 is as follows.
-조종기: 기체의 조종을 위한 조종장치 (Remote controler)- Manipulator: Manipulator for controlling the gas (Remote controler)
-수신기(reciever): 조종기의 무선신호를 수신해 서보모터 및 변속기 등으로 유선으로 전달- receiver (reciever): Receive the radio signal of the transmitter and transmit it to the servo motor and transmission by wire.
-메인보드: 수신기와 유사한 기능이나 3축자이로, 가속센서, GPS등의 데이터와 조종기의 신호를 복합적으로 처리해 본 발명의 개량형 하이브리드 드론의 자세를 자동으로 제어하는 처리장치- Main board: A processing device that automatically controls the attitude of the improved hybrid drones of the present invention by processing a signal similar to a receiver or a signal of a controller and data such as a three-axis gyro, an acceleration sensor, and a GPS
-모터+변속기+틸팅서보모터: 수신기 또는 메인보드의 신호를 받아 변속기에서는 모터의 회전속도 제어, 서보모터는 동작 등을 실행.- Motor + Transmission + Tilting Servomotor: Receive signals from the receiver or main board to control the rotation speed of the motor and operate the servomotor in the transmission.
-주엔진 서보모터 스로틀+틸팅서보모터: 수신기 또는 메인보드의 신호를 받은 서보모터는 스로틀 케이블, 틸팅 등의 동작을 실행.- Main Engine Servo Motor Throttle + Tilting Servo Motor: The servomotor receiving the signal from the receiver or main board executes the operation such as throttle cable, tilting.
프로그램의 믹싱은 다음과 같다.The mixing of the program is as follows.
조종기의 예비채널-1, 2 할당Assign
① 조종기(스로틀(Throttle)+예비채널-1) 프로그램믹싱 → 수신기예비채널-1 → 메인보드 스로틀(Throttle) 포트 → 모터 변속기 조종기 스로틀(Throttle) → 수신기 스로틀(Throttle) → 엔진 스로틀(Throttle) 서보① Controller (Throttle + spare channel -1) Program Mixing → Receiver Spare Channel -1 → Mainboard Throttle Port → Motor Transmission Steering Throttle → Receiver Throttle → Engine Throttle Servo
② 조종기 엘리베이터(Elevator) → 수신기 엘리베이터(Elevator) → 수평꼬리날개 엘리베이터(Elevator) 서보 → 수신기 엘리베이터(Elevator) → 메인보드 엘리베이터(Elevator) 포트 → 모터 변속기② Operator Elevator → Receiver Elevator → Horizontal tail wing Elevator Servo → Receiver Elevator → Mainboard Elevator Port → Motor Transmission
③ 조종기 러더(Rudder) → 수신기 러더(Rudder) → 수직꼬리날개 러더(Rudder) 서보 → 수신기 러더(Rudder) → 모터B(후면부) 좌우방향 틸팅 서보③ Controller Rudder → Receiver Rudder → Vertical tail wing Rudder Servo → Receiver Rudder → Motor B (Rear side) Tilting Servo
④ 조종기 에일러론(Aileron) → 수신기 에일러론(Aileron) → 주익 에일러론(Aileron) 서보 → 수신기 에일러론(Aileron) → 메인보드 에일러론(Aileron) 포트 → 모터 변속기④ Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron → Aileron →
⑤ 조종기 랜딩기어(Landing gear) → 수신기 랜딩기어(Landing gear) → 랜딩기어(Landing gear) 서보⑤ Manipulator Landing gear → Receiver Landing gear → Landing gear Servo
⑥ 조종기 플랩(Flap) → 수신기 플랩(Flap) → 주익 플랩(Flap) 서보 조종기 ( 플랩(Flap)+예비채널-1 ) 프로그램 믹싱 → 수신기 예비채널-1 → 메인보드 스로틀*Throttle) 포트 → 모터 변속기⑥ Control Flap → Receiver Flap → Flap → Flap Servo Controller Flap + Spare Channel -1 Program Mixing → Receiver Spare Channel -1 → Mainboard Throttle * Throttle Port → Motor Transmission
⑦ 조종기(예비채널-2+(플랩~예비채널-1믹싱)) ON, OFF 스위치 믹싱⑦ Manipulator (preliminary channel -2 + (flap ~
본 발명의 구성 및 특징을 부연하면,Further, according to the structure and feature of the present invention,
(1) 본 발명은 동체 후미에 하향~후향으로 틸팅이 가능하도록 장착된 푸쉬타입의 엔진+프로펠러 세트를 장착한 기체(에일러론, 엘리베이터, 러더, 플랩등 보조날개)와(1) According to the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a base (an aileron, an elevator, a rudder, a flap, etc.) equipped with a push-type engine + propeller set mounted to be tiltable from a downward to a rearward direction;
기체방향으로 주익 양쪽에 연결, 고정된 프레임, 주익 전방으로 돌출된 프레임 끝단에는 멀티콥터의 전방 모터 A파트를 좌우에 장착하고,Connected to both sides of the wing in the direction of the gas, fixed frame, the end of the frame protruding forward of the wing is mounted on the left and right of the front motor A part of the multi-
주익 후방쪽으로 연장된 프레임이 꼬리날개(수직,수평안정판)와 연결되고 꼬리날개 후미로 연장, 돌출된 끝단에는 후방 모터 B파트를 좌우에 각각 장착한 특징이 있다.The frame extending to the rear side of the wing is connected to the tail wing (vertical and horizontal stabilizer) and extends to the tail wing tail, and the rear end motor B part is attached to the left and right sides respectively.
(2) 그리고 전방에 장착된 모터 A파트는 후방의 모터 B파트에 비해 출력이 높으며 큰 정피치 프로펠러(Pulltype)의 조합으로 전향~상향으로 틸팅할 수 있도록 장착되고,(2) The front mounted motor A part has a higher output than the rear motor B part and is mounted to be able to tilt from forward to upward with a combination of large constant pitch propellers (Pull type)
후방의 모터 B파트는 전방의 모터 A파트에 비해 낮은 출력과 작은 역피치 프로펠러(Pusher type)의 조합으로 하향~후향으로 틸팅이 가능하며,The rear motor B part can be tilted from downward to backward by a combination of low output and small reverse pitch propeller (Pusher type)
호버링시 기수를 좌우 수평 회전하도록 하향 상태에서 좌~우향으로 틸팅할 수 있다.During hovering, the nose can be tilted from left to right in a downward direction to horizontally rotate left and right.
(3) 또한 기체의 타면(보조날개)을 이용한 조종을 위한 수신기, 수신기와 연결되어 모터의 회전속도를 조정하는 메인보드로 구성되어 프로그램을 믹싱해 조종하도록 하는 조종방식을 취한다.(3) It also has a receiver for control using the other side (auxiliary wing) of the body, and a main board connected to the receiver to adjust the rotation speed of the motor, so that the program is mixed and controlled.
(4) 기체의 수평방향전환(Yawing 기동)은 제어하지 않으며 비행시에는 기체의 수직꼬리날개(수직안정판)의 보조날개(Rudder)로 제어한다. 정지비행(hovering) 또는 저속비행 모드시 후방 모터 B파트를 수직 하향 상태에서 좌~우향으로 틸팅으로 제어하는 구조를 가진다.(4) The horizontal direction switching (Yawing start) of the gas is not controlled, and it is controlled by the auxiliary wing (rudder) of the vertical tail wing (vertical stabilizer) of the gas during flight. In the hovering or low-speed flight mode, the rear motor B part is controlled to tilt from left to right in a vertically downward state.
(5) 조종기의 스로틀은 수신기의 스로틀, 조종기 스로틀과 조종기의 예비채널-1 의 프로그램 믹싱으로 연동시키며, 조종기 및 수신기의 예비채널-1을 메인보드의 스로틀 포트에 연결하고,(5) The throttle of the manipulator is interlocked with the throttle of the receiver, the throttle of the manipulator and the program mixing of the preliminary channel-1 of the manipulator, connecting the spare channel-1 of the manipulator and the receiver to the throttle port of the main board,
조종기의 플랩은 수신기의 플랩, 그리고 조종기 플랩은 조종기의 스로틀과 예비채널-1의 믹싱볼륨을 제어하는 프로그램 믹싱으로,The flap of the manipulator is a flap of the receiver, and the manipulator flap is a program mixer that controls the throttling of the manipulator and the mixing volume of the pre-
조종기에서 스로틀을 조종하더라도 플랩이 내려간 상태에서는 엔진과 동일하게 모든 모터의 RPM을 제어하며,Even if the throttle is controlled by the controller, the RPM of all the motors is controlled in the same manner as the engine when the flap is down,
플랩이 노멀(Normal)상태에서는 조종기의 스로틀을 조종하여도 플랩의 각도가 0이므로 스로틀과 예비채널-1의 믹싱볼륨이 "0"이어서 조종기 스로틀에 반응하지 않도록 2중으로 프로그램 믹싱이 된다.When the flap is in the normal state, the flap angle is 0 even if the throttle of the pilot is controlled, so that the mixing volume of the throttle and the preliminary channel-1 is "0", and the program mixing is performed in a double manner so as not to react with the pilot throttle.
(6) 예비채널-2는 조종기 스로틀과 예비채널-1의 믹싱을 ON, OFF하는 스위치 기능을 하도록 프로그램 믹싱하며,(6) The preliminary channel-2 mixes the program so as to have a switch function of turning on and off the mixing of the manipulator throttle and the preliminary channel-1,
조종기의 예비채널-2는 수신기 예비채널-2, 수신기 예비채널-2는 엔진 마운트 힌지 브라켓에 장착된 엔진 그립 서보모터에 연결되어,The spare channel-2 of the transmitter is connected to the receiver grip channel servo-motor mounted on the engine mount hinge bracket,
조종기 예비채널-2를 OFF 하면 모터의 스로틀 통제를 해제하여 엔진과 동조하여 엔진 스로틀과 모터의 변속기가 연동하여 작동한다.When the pilot channel 2 is turned OFF, the throttle control of the motor is canceled, and the engine throttle and the transmission of the motor operate in synchronization with the engine.
또한 주 엔진의 엔진마운트 회전축의 그립을 해제하여 엔진을 강제 이탈시킬 수 있다.Also, the engine can be forcibly released by releasing the grip of the engine mount rotary shaft of the main engine.
(7) 호버링, 수직 이착륙 시에는 엔진과 모터의 모든 출력제어 연동하여 가동되어 수직 이륙중량을 최대화 할 수 있으며,(7) In hovering and vertical takeoff and landing, all output control of engine and motor can be operated in conjunction with each other to maximize vertical takeoff weight.
저속 비행모드는 플랩을 일부 하강시키면 전방의 모터 A파트는 상향~전향으로 부분전환, 엔진 및 후방모터 B파트의 회전축이 하향에서 후향으로 부분 전환되어 기체는 전후방 기울임 없이 그대로 진행하게 되며 저속비행이 가능하므로 저속비행으로 주익 및 꼬리날개가 기체 자세제어에 영향을 주므로 기체의 타면과 모터의 변속기 제어로 기체의 자세를 안전하게 제어할 수 있다.In the low-speed flight mode, when the flap is partially lowered, the forward motor A part is switched from upward to forward, and the rotation axis of the engine and rear motor B part is changed from the downward direction to the rearward direction. Since the wing and tail wing influences the gas posture control with low speed flight, the posture of the gas can be safely controlled by the transmission control of the other side of the gas and the motor.
(8) 비행모드시 모터의 동력은 차단되고 전방 모터 A파트는 전방향, 후방모터 B파트는 후방향으로 프로펠러는 폴딩상태가 정상이며,(8) In the flight mode, the power of the motor is shut off, the front motor A part is in the forward direction, the rear motor B part is in the rear direction, and the propeller is in the folded state,
엔진의 추진력에 의존해 비행하고 연료의 탑재량에 따라 비행시간을 조정할 수 있다.Depending on the propulsion of the engine, you can fly and adjust the flight time according to the fuel load.
비행중 엔진이 정지하면 비상 상황으로 조종기 예비채널-2를 변환하면 모터의 스로틀이 플랩과의 프로그램믹싱을 해제시켜 엔진 스로틀과 함께 연동하므로 모터의 변속기가 활성화 되어 모터의 회전축이 비행모드로 수평방향으로 축을 유지한 상태에서 활성화하여 추진력을 얻게 되는 모터 구동에 의한 비행으로 귀환할 수 있는 기능이 탑재되며,When the engine stops in flight, if the pilot channel 2 is changed to an emergency condition, the throttle of the motor releases the program mixing with the flap, so that the transmission of the motor is activated so that the rotation axis of the motor rotates in the horizontal direction And a function of returning to the flight by the motor drive which is activated in the state where the axis is maintained and the driving force is obtained,
본 기체에 GPS를 장착하고 항로를 프로그래밍하면 일정 구역 또는 항로로 자동 비행이 기능을 탑재하면 실용화의 적용분야를 확장할 수 있다.By installing GPS on the aircraft and programming the route, it is possible to extend the application field of practical use by installing the automatic flight function in a certain area or route.
본 발명의 특징과 장점을 설명하면, To explain the features and advantages of the present invention,
기존의 드론에서 이륙중량은 비행기의 비행능력을 나타내는 것이기도 하고 수직이륙시 보통 출력의 70~90%를 가동하므로 연료 또는 배터리의 소모가 많다. In conventional drones, the take-off weight is also indicative of the flight capability of the airplane, and it consumes 70 to 90% of the normal output during vertical takeoffs, which consumes fuel or batteries.
이를 해결하기 위하여 본 발명은 모든 동력을 가동하므로 이륙중량을 증가시키며 수직이착륙, 정지비행모드상태에서 출력을 증가시켜 이륙 또는 정지비행 그리고 저속비행 모드를 거쳐 비행모드로 전환하면 모터의 동력은 차단되며 엔진의 추진력에만 의존하는데 이때 출력을 엔진의 최소한으로 가동하므로 연료 효율을 높이고 연료탱크의 용량에 따라 장시간 비행이 가능하다.In order to solve this problem, the present invention increases the take-off weight by increasing the take-off weight and increases the output in the vertical takeoff and landing flight mode. Depending on the propulsion power of the engine, the output is driven to the minimum level of the engine, so that it is possible to increase the fuel efficiency and to fly for a long time depending on the capacity of the fuel tank.
본 발명은 기체가 커지면 엔진이나 모터도 커지므로 날개나 동체에 태양광모듈을 설치하거나 엔진에 보조발전기를 장착, 배터리를 충전해 이착륙 또는 정지비행에 필요한 모터의 전력을 확보할 수 있는 데, 이는 비행중 수직 이착륙외에도 필요시 수시로 정지 또는 저속비행이 가능하도록 한다.Since the engine or the motor also becomes large when the gas is large, it is possible to secure the electric power of the motor necessary for the take-off or landing flight by installing the solar module in the wing or the body, or installing the auxiliary generator in the engine and charging the battery. In addition to vertical takeoff and landing during flight, it is also possible to stop or slow flight as needed.
그리고 장시간 체공이 가능하도록 효율적인 기체설계가 가능하고 연료탱크의 크기를 증가시키면 장시간(수시간~수십시간) 비행이 가능하다.In addition, it is possible to design the airframe to be able to carry out for a long time, and to increase the size of the fuel tank, it is possible to fly for a long time (several hours to several hours).
또한 상황에 따라 기체의 전체 출력을 일시에 가동해 중량물을 인양하거나 정밀 관찰 등의 목적을 위한 정지비행이 가능하다.In addition, depending on the situation, the entire output of the gas can be operated at a time to allow the stationary flight for the purpose of lifting heavy objects or for precise observation.
본 발명의 장점은 수직이착륙기의 이륙중량을 향상시키고 체공시간을 극단적으로 연장할 수 있다.An advantage of the present invention is that the take-off weight of the vertical take-off and landing aircraft can be improved and the flight time can be extremely extended.
수직 이착륙모드에서는 엔진 및 모터 모든 동력을 가동함으로서 이륙중량을 극대화 시킬 수 있다.In vertical takeoff and landing mode, all the power of the engine and the motor can be activated to maximize the take-off weight.
장거리 또는 장시간의 비행시에는 엔진만 가동하고 비행중 보조발전기의 충전으로 모터의 배터리를 충전해 필요시 수직 이착륙 또는 정지비행을 반복적으로 수행할 수 있는 성능을 가지게 된다During long-haul or long-haul flights, the engine only operates and the battery of the motor is charged by charging the auxiliary generator during flight, so that it is capable of repeatedly performing vertical take-off and landing flights
엔진 스톱상태의 비상 모드시에는 엔진마운트축과 엔진마운트를 원스텝 분리하여 주엔진을 강제이탈시킴과 동시에 모터와 플랩의 믹싱을 해제시켜 엔진 스로틀과 모터의 변속기를 동조시켜 모터 프로펠러 축이 수평상태에서도 모터의 동력으로 비행해 복귀할 수 있는 기능를 갖추게 된다.In the emergency stop mode, the engine mount shaft and engine mount are separated one step, and the main engine is forcedly released. At the same time, the mixing of the motor and flap is canceled to synchronize the engine throttle and the transmission of the motor. It is equipped with the ability to fly and return with the power of the motor.
이는 엔진이 스톱 또는 제어 불능 상태일 때 필요한 모드로 엔진을 이탈시켜 기체 중량을 감소시키고 모터의 추진력에 의존하는 비행모드로 비상 활주착륙이 가능하며, 배터리 용량 확보시 수직 착륙도 가능하다. This allows emergency landings to take place in a flight mode that reduces the weight of the aircraft by releasing the engine to the required mode when the engine is in a stop or out of control state and depends on the propulsive force of the motor, and allows vertical landing when the battery capacity is secured.
광범위한 구역을 자동비행으로 장시간 비행하며 통상적인 드론과 같이 해상의 수색 또는 불법어로, 산림 감시활동 또는 상황정보수집 등에 효과적이며 고속도로등 일정항로를 자동비행으로 순찰하고 필요시 정지비행(번호식별, 세부상황 파악 등)이 가능하다.It is effective for a long period of time with automatic flight in a wide area. It is effective for maritime search or illegal fishing, such as normal drone, forest monitoring activity or situation information collection. It patrols the scheduled route such as highway by automatic flight. Etc.).
그리고 조난자에게 구조장비를 보급하거나 직접 구조가 가능하고,And it is possible to supply rescue equipment to the victims,
상술한 바와 같이 비행시간을 연장하기 위하여 일정장소(선박 등)에 착륙해 연료보급 후 비행재개 가능하다.As described above, in order to extend the flight time, it is possible to land on a certain place (such as a ship) and resume flying after refueling.
또한 이륙중량이 커 많은 양의 적재가 가능하고 비행속도를 높일 수 있으며 산림지역이나 넓은 경작지의 농약살포에도 효과적이다.In addition, it has a large take-off weight and can be loaded in large quantities, can increase the speed of flight, and is also effective in spreading pesticides in forest areas and large cultivated areas.
저속비행 모드에서는 엔진+모터와 날개의 양력이 추가되어 효율적이다.In slow flight mode, engine + motor and wing lift are added, which is efficient.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.It is therefore intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
100: 동체
200: 주익(main wing)
210: 보조날개(aileron)
230: 플랩(flap)
300: 수평안정판
310: 엘리베이터(elevator)
400: 수직안정판
410: 러더(rudder)
500: 전방프로펠러
600: 후방프로펠러
700: 주프로펠러
800: 모터튜브 프레임(motor frame tube)100:
200: main wing
210: aileron
230: flap
300: horizontal stabilizer
310: elevator
400: Vertical stabilizer
410: rudder
500: forward propeller
600: rear propeller
700: Main propeller
800: motor frame tube
Claims (10)
상기 동체(100)에 직각축 방향으로 결합되어 보조날개(210)와 플랩(230)이 설치된 주익(200);
상기 주익(200)의 좌측 및 우측에 주축 방향으로 각각 설치된 2개의 모터튜브 프레임(800);
후방에서 상기 2개의 모터튜브 프레임(800)을 연결하여 결합되어 엘리베이터(310)가 설치된 수평안정판(300);
상기 모터튜브 프레임(800) 후방 상부에 결합되어 러더(410)가 설치된 수직안정판(400);
을 포함하여 구성되되,
상기 동체(100) 후단에는 엔진으로 구동되는 주프로펠러(700)가 설치되고,
상기 모터튜브 프레임(800) 전단과 후단에는 각각 모터로 구동되는 전방프로펠러(500)와 후방프로펠러(600)가 설치되고,
측면에서 볼 때,
상기 주프로펠러(700)는 엔진 틸팅 축을 중심으로 후방과 하방 사이를 회전이동하고, 상기 전방프로펠러(500)는 모터 틸팅 축을 중심으로 상방과 전방 사이를 회전이동하며, 상기 후방프로펠러(600)는 모터 틸팅 축을 중심으로 후방과 하방 사이를 회전이동하는 것을 특징으로 하며,
기체의 상승 또는 하강을 포함하는 호버링모드시,
상기 주프로펠러(700)는 하방으로 위치하여 양력을 발생하고, 상기 전방프로펠러(500)는 상방으로 위치하여 양력을 발생하며, 상기 후방프로펠러(600)는 하방으로 위치하여 양력을 발생하는 것을 특징으로 하고,
저속비행시,
상기 주프로펠러(700)는 하방에서 후방으로 경사지게 위치하여 경사지게 양력을 발생하고, 상기 전방프로펠러(500)는 상방에서 전방으로 경사지게 위치하여 경사지게 양력을 발생하며, 상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 후방으로 경사지게 위치하여 경사지게 양력을 발생하는 것을 특징으로 하며,
호버링모드 또는 저속비행모드에서 상기 주프로펠러(700)의 토크로 발생하는 기체의 역토크(counter torque)에 대응하는 반토크(anti torque)를 발생시켜 기체의 회전을 방지하기 위하여 정면에서 볼 때, 상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 모터튜브 프레임(800)을 축으로 좌측 또는 우측으로 경사지게 회전시켜 좌측 또는 우측으로 경사지게 양력이 발생하는 것을 특징으로 하고,
상기 호버링모드에서는 모터의 스로틀은 예비채널을 통해 엔진의 스로틀과의 믹싱되고 이의 믹싱볼륨을 플랩의 하향 각으로 조정되도록 믹싱하여 호버링시 플랩은 풀다운상태이며, 이 때 엔진과 모터의 스로틀은 100% 동조되고,
상기 저속비행모드에서는 모터의 스로틀은 예비채널을 통해 엔진의 스로틀과의 믹싱되며 이의 믹싱볼륨을 플랩의 하향 각으로 조정되도록 믹싱하여 저속비행 시 플랩의 일부 다운으로 주엔진과 모터의 스로틀이 일부만 동조되므로,
상기 호버링모드 또는 상기 저속비행모드에서,
예비채널을 통해 모터와 엔진의 스로틀이 믹싱되고, 주프로펠러(700), 전방프로펠러(500), 후방프로펠러(600)의 경사각 및 플랩의 각도가 자동으로 제어되므로 조종자 1인의 기체 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론.
A body 100 installed in the direction of the main axis;
A wing 200 coupled to the body 100 in a direction perpendicular to the axial direction and having an auxiliary vane 210 and a flap 230;
Two motor tube frames 800 provided on the left and right sides of the wing 200 respectively in the direction of the main axis;
A horizontal stabilizer 300 coupled to the two motor tube frames 800 at the rear and connected to the elevator 310;
A vertical stabilizer 400 coupled to a rear upper portion of the motor tube frame 800 and provided with a rudder 410;
, ≪ / RTI >
A main propeller 700 driven by an engine is installed at a rear end of the body 100,
A front propeller 500 and a rear propeller 600 driven by a motor are installed at the front and rear ends of the motor tube frame 800,
From the side,
The main propeller 700 rotates about the engine tilting axis about the motor tilting axis, and the front propeller 500 rotates between the upper and the front about the motor tilting axis, And is rotatably moved between a rear side and a lower side about a tilting axis,
In the hovering mode, which involves raising or lowering the gas,
The main propeller (700) is positioned downward to generate lift, the front propeller (500) is positioned upward and generates lift, and the rear propeller (600) is positioned downward to generate lift and,
When flying at low speed,
The main propeller (700) is inclined rearward to generate a lift force, and the front propeller (500) is inclined forward from above to generate a lift force, and the rear propeller (600) So that an upward lift is generated,
In order to prevent the rotation of the body by generating an anti torque corresponding to the counter torque of the gas generated by the torque of the main propeller 700 in the hovering mode or the low speed flight mode, The rear propeller 600 is rotated downward to the left or right side of the motor tube frame 800 to generate a lift force inclined leftward or rightward.
In the hovering mode, the throttle of the motor is mixed with the throttle of the engine through the spare channel and the mixing volume is adjusted to be adjusted to the downward angle of the flap, so that the flap is pulled down when hovering, Synchronized,
In the low-speed flight mode, the throttle of the motor is mixed with the throttle of the engine through the spare channel, and the mixing volume thereof is mixed so as to adjust the downward angle of the flap so that the throttle of the main engine and the motor is partially synchronized Therefore,
In the hovering mode or the low-speed flight mode,
The throttle of the motor and the engine is mixed through the spare channel and the inclination angle of the main propeller 700, the front propeller 500, the rear propeller 600 and the angle of the flap are automatically controlled, The hybrid drones.
상기 주프로펠러(700)는 푸쉬타입(push type)으로 날개가 펴진 상태로 고정되어 있고,
상기 전방프로펠러(500)는 풀타입(pull type)으로 회전시 날개가 펴지며,
상기 후방프로펠러(600)는 푸쉬타입(push type)으로 회전시 날개가 펴지는 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론.
The method of claim 1,
The main propeller 700 is a push type and is fixed in a wing-extended state,
The front propeller 500 is of a pull type,
Wherein the rear propeller (600) is a push type, and when the rotor (600) is rotated, a wing is extended.
수평방향전환(yawing)시 정면에서 볼 때,
상기 후방프로펠러(600)는 하방에서 좌측 또는 우측으로 경사지게 위치하여 좌측 또는 우측으로 경사지게 양력이 발생하는 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론
The method of claim 1,
When viewed from the front during horizontal yawing,
The rear propeller (600) is inclined from the lower side to the left or the right side so that an upward lift is generated in an inclined manner to the left or right.
비행중 상기 엔진의 작동이 멈출 경우,
상기 모터가 구동되어 상기 전방프로펠러(500)는 전방으로 위치하여 양력을 발생하며, 상기 후방프로펠러(600)는 후방으로 위치하여 양력을 발생하는 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론.
The method of claim 1,
If the engine stops operating during flight,
Wherein the motor is driven such that the front propeller is positioned forward and generates lift, and the rear propeller is positioned rearward to generate lift.
상기 주프로펠러(700)는 상기 엔진에서 이탈되어 분리되는 것을 특징으로 하는 개량형 하이브리드 드론.
The method of claim 9,
Wherein the main propeller (700) is detached from the engine and separated.
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