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KR101988383B1 - Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same - Google Patents

Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same Download PDF

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KR101988383B1
KR101988383B1 KR1020170174008A KR20170174008A KR101988383B1 KR 101988383 B1 KR101988383 B1 KR 101988383B1 KR 1020170174008 A KR1020170174008 A KR 1020170174008A KR 20170174008 A KR20170174008 A KR 20170174008A KR 101988383 B1 KR101988383 B1 KR 101988383B1
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angle
attack
rotary
propeller
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최익현
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은, 유체 흐름 방향의 변화에 따라 날개의 받음각이 자동으로 조절되어 항상 최적의 효율을 갖는 기준 받음각 상태를 유지하는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이며, 날개의 하방쪽 특정 지점에 날개 회전의 기준이 되는 받음각 조절축을 구비하고, 유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각이 기준 받음각에서 달라졌을 때, 날개가 상기 받음각 조절축을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각으로 자동으로 복귀하는 것이다.
본 발명은 위 구성으로 인해 날개의 받음각을 항상 최적 효율의 상태로 유지할 수 있기 때문에 공기력 활용의 효과가 매우 증대되고, 날개 또는 프로펠러를 이용하여 양력 또는 추력을 발생시켜서 작동하는 모든 장치에 적용이 가능하며 이들 장치의 효율이 상승되는 효과를 발휘한다.
The present invention provides an automatic angle-of-attack adjusting wing that maintains a reference angle of attack angle, which is automatically adjusted by automatically changing the angle of attack of the wing according to a change in fluid flow direction, When the angle of attack of the wing is changed in the reference angle of attack due to a change in the fluid flow direction, the wing automatically rotates about the angle of the angle of the angle of attack and automatically returns to the reference angle of attack.
The present invention can maintain the angle of attack of the wings at the optimum efficiency at all times due to the above configuration, so that the effect of aerodynamic force utilization is greatly increased and it can be applied to all devices that generate lift or thrust by using wings or propellers And the efficiency of these devices is increased.

Description

받음각 자동 조절 날개 및 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 항공기 및 선박{Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an aircraft and a vessel including an automatic angle-of-attack adjusting wing and an automatic angle-of-attack adjusting wing,

본 발명은 항공기/선박의 프로펠러/로터 및 풍력터빈 블레이드 등의 고정형 또는 회전형 날개에 관한 것이며, 구체적으로는 비행체 등의 운용조건에 따른 받음각이 공기력의 변화에 의해 자동으로 조절되는 받음각 자동 조절 날개에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixed or rotatable blade such as a propeller / rotor and a wind turbine blade of an aircraft / ship, and more particularly, .

유선형 날개는 적절한 범위 내의 받음각을 갖고 유체 속을 지날 때 높은 양항비(양력/항력 비율, lift-to-drag ratio)를 갖는 특성이 있다. 이때 날개의 받음각(angle of attack)이 적절한 범위 내에 있지 않으면 양향비 비율이 낮아져서 날개로서의 효율이 낮아진다. Streamlined wings are characterized by high lift-to-drag ratio when passing through a fluid with an acceptable angle of attack. At this time, if the angle of attack of the wing is not within the proper range, the ratio of the aspect ratio is lowered and the efficiency as a wing is lowered.

도 1은 비행체 날개에 작용하는 양력과 항력의 관계를 보여주는 그림으로서, 받음각의 변화에 따른 양력과 항력의 관계를 보여주고 있다. 대부분의 고정익 항공기의 경우에는 기체의 자세 제어를 통하여 주익의 받음각을 조절한다. 회전익 항공기의 경우에는 기체의 운용조건(상승/하강/전진/정지비행)에 따라 회전 날개의 받음각을 수시로 다양하게 변화시키기 위한 별도의 수단을 사용한다. 즉, 대표적인 회전익 항공기인 헬리콥터는 로터 시스템 내에 스와시 플레이트(swash plate)라는 복잡한 장치를 적용하여 매회전시마다 로터 블레이드(회전 날개)의 받음각을 조절하여 다양한 운용조건에 적합한 공력을 발생시킨다. FIG. 1 is a graph showing the relationship between lift and drag acting on a flight wing, showing the relationship between lift and drag according to the angle of attack. For most fixed wing aircraft, the angle of attack of the wing is controlled through the attitude control of the gas. In the case of a rotorcraft aircraft, a separate means is used to vary the angle of attack of the rotor at different times according to the operating conditions of the aircraft (up / down / forward / stop). That is, a typical helicopter, which is a typical helicopter, applies a complicated device such as a swash plate in the rotor system to generate an aerodynamic force suitable for various operating conditions by controlling the angle of attack of the rotor blades at each time of exhibition.

고정익 항공기의 추진 장치인 프로펠러나 대형 선박의 스크류 프로펠러의 경우에는 헬리콥터의 로터 시스템보다는 간단한 가변 피치(받음각과 유사한 의미) 프로펠러를 사용하는데, 운용조건에 따라 별도의 조작 장치를 사용하여 프로펠러 날개의 받음각을 조절하고 있다. 하지만 대부분의 소형 고정익 항공기나 선박의 추진 장치에는 고정 피치 프로펠러를 사용하고 있는데, 고속/저속의 운용조건에 따른 프로펠러 날개의 받음각을 능동적으로 변화시킬 수 없어 프로펠러 효율의 감소가 불가피하다. For the propeller of the fixed-wing aircraft or the screw propeller of the large ship, a simple variable pitch propeller (similar to the angle of attack) is used rather than a helicopter rotor system. Depending on the operating conditions, . However, most fixed-wing aircraft or propulsion systems in ships use fixed-pitch propellers, which can not actively change the angle of attack of the propeller blades due to operating conditions at high / low speeds, which inevitably leads to a reduction in propeller efficiency.

또한, 멀티콥터 내지 드론의 로터시스템은 많은 수의 회전 날개를 갖게 되는데, 대부분 드론의 상대적인 작은 크기와 로터시스템의 개수가 많아짐으로 인하여, 헬리콥터의 스와시 플레이트나 가변 피치 프로펠러 시스템을 적용하기 곤란하다. In addition, the multi-copter-to-dron rotor system has a large number of rotary blades. Due to the relatively small size of the drone and the large number of rotor systems, it is difficult to apply the swash plate of the helicopter or the variable pitch propeller system .

도 2에서는 기존의 항공기용 또는 선박용 가변 피치 조절 프로펠러의 예를 보여준다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이, 프로펠러(P)의 단면 중심에 회전 중심(C)을 갖고 있으며, 별도의 동력을 사용하는 피치 조절 장치를 사용하여 피치각을 인위적으로 조절하고 있다. 2 shows an example of a conventional controllable pitch adjustment propeller for an aircraft or a ship. As shown in the figure, the pitch angle is artificially adjusted by using a pitch adjusting device having a rotation center C at the center of the cross section of the propeller P and using a separate power.

결론적으로 날개의 받음각이 고정된 프로펠러를 사용하는 소형항공기/선박의 프로펠러 및 멀티콥터 드론의 로터/프로펠러 등은 다양한 운용조건에 따라 프로펠러의 받음각을 적절하게 조절할 수 없어 공력 효율 향상에 제한이 있는 상황이다.In conclusion, propeller of small aircraft / ship and rotor / propeller of multi-copter drone using propeller with fixed angle of attack of wings are not able to adjust propeller angle of attack properly according to various operating conditions, to be.

또한 가변 피치 프로펠러 등 별도의 장치를 사용하여 받음각을 조절하는 경우에도 인위적인 구동수단을 동원하여 적절한 받음각을 유지하도록 하거나 받음각을 변경시켜야 하는 문제점이 있고 자동으로 적절한 받음각을 계속하여 유지할 수 있는 기술은 없었다. In addition, there is a problem in that, when an angle of attack is adjusted by using a separate device such as a variable pitch propeller, there is a problem that an artificial driving means is used to maintain an appropriate angle of attack or to change the angle of attack and there is no technology that can automatically maintain an appropriate angle of attack .

날개에 작용하는 풍향이 변화하더라도 날개의 받음각이 자동으로 조절되어 항상 최적의 효율을 갖는 기준 받음각 상태를 유지하는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이다.And the angle of attack of the wing is automatically adjusted even when the wind direction acting on the wing changes, thereby maintaining the reference angle of attack angle with optimum efficiency at all times.

본 발명은, 유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각 각도가 기준 받음각 위치에서 달라졌을 때, 상기 날개가 받음각 조절축을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각의 각도로 복귀하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개를 제공한다.According to the present invention, when the angles of incidence of the wings are changed at the reference angle of attack angle due to the change of the fluid flow direction, the wings automatically rotate around the angle of the angle of attack angle adjustment and return to the angle of the reference angle of attack. Provide wings.

상기 받음각 조절축(S)은, 상기 기준 받음각 각도에서 날개가 유체로부터 받는 힘 벡터의 하방쪽 연장선 상의 한 지점을 통과하도록 한다.The angle of attack adjustment axis S allows the wing to pass through a point on the downward extension of the force vector received from the fluid at the reference angle of attack angle.

회전 동력을 생성하는 회전동력장치(M); 및 상기 회전동력장치의 상측에 구비되어 회전동력장치의 회전력을 전달받아 회전하는 회전부재(100);를 포함하고, 상기 날개는 날개 수평부(W1)와 상기 날개 수평부에 절곡되어 형성되는 날개 루트부(W2)로 이루어지고, 상기 날개 루트부(W2)는 상기 회전부재(100)에 3축 회전 가능하게 부착된다.A rotary power unit (M) for generating a rotary power; And a rotary member (100) provided at an upper side of the rotary power unit and rotated to receive a rotational force of the rotary power unit, wherein the blade includes a blade horizontal portion (W1) and a blade And a root portion W2. The wing root portion W2 is attached to the rotary member 100 so as to be rotatable about three axes.

상기 날개 루트부(W2)와 상기 회전부재(100)는 3축 회전이 가능한 연결을 위해 로드엔드 또는 고리 형상의 연결수단을 이용한다.The wing root portion W2 and the rotary member 100 use a rod end or a ring-shaped connecting means for a connection capable of three-axis rotation.

상기 회전부재(100)에 고정장착되는 체결부재(110); 및 상기 체결부재와 상기 날개 루트부(W2)를 연결하는 체결축(120);을 더 포함한다.A fastening member 110 fixedly mounted on the rotary member 100; And a coupling shaft 120 connecting the coupling member and the vane root portion W2.

상기 날개의 끝단에는 상기 날개 수평부(W1)와 절곡되어 형성된 날개 팁(W3) 이 구비되고, 상기 날개 루트부와 상기 날개 팁은, 상기 날개 수평부의 하방으로 형성되되 전방으로 경사지게 형성된다.A wing tip (W3) formed by bending the wing horizontal portion (W1) is provided at an end of the wing. The wing root portion and the wing tip are formed below the wing horizontal portion and are inclined forward.

상기 회전부재(100)의 상면에는 상기 날개의 처짐을 방지하고 상기 날개의 받음각 조절범위를 제한하기 위한 날개변위 지지대(200)를 더 포함하고, 상기 날개변위 지지대는 날개 루트부(W2)의 후방에 우선 배치되며 추가적으로 외측방에도 배치될 수 있다.The wing displacement support bracket (100) further includes a wing displacement support (200) on the upper surface of the rotary member (100) for preventing the wing from sagging and limiting the range of the angle of attack of the wing. And can additionally be arranged in the outer room.

본 발명은 또한, 상기 받음각 자동 조절 날개는 프로펠러인 것을 특징으로 하는 선박을 제공한다.The present invention also provides a vessel characterized in that the angle of attack automatic adjustment wing is a propeller.

상기 프로펠러의 받음각이 자동으로 조절되게 장착되는 프로펠러축(500); 상기 프로펠러축에 회전 자유롭게 장착되고, 상기 프로펠러축의 길이방향에 수직한 방향을 기준으로 날개 단면의 하방의 한 지점을 중심으로 회전하는 회전베어링(520); 및 상기 회전베어링에 고정장착되고, 상기 회전베어링이 회전함에 따라 받음각이 변화하는 프로펠러(550);를 포함한다.A propeller shaft 500 mounted on the propeller so that the angle of attack of the propeller is automatically adjusted; A rotation bearing 520 rotatably mounted on the propeller shaft and rotating about a point below the blade section with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the propeller shaft; And a propeller (550) fixedly mounted on the rotary bearing, the angle of attack varying as the rotary bearing rotates.

상기 프로펠러축에 구비되어 상기 회전베어링의 회전범위를 제한하는 회전범위 제한부재(560); 및 상기 회전베어링의 외곽 일측에 일체로 구비되고, 상기 베어링이 회전함에 따라 상기 회전범위 제한부재에 맞닿게 되는 스토퍼(570);를 더 포함한다. A rotation range limiting member (560) provided on the propeller shaft for limiting a rotation range of the rotation bearing; And a stopper (570) integrally provided at one side of the outer periphery of the rotary bearing and contacting the rotation range limiting member as the bearing rotates.

발명은 날개 단면 형상의 고유 특성에 따른 공기력 변화의 현상을 이용하여, 자연스럽게 기준 받음각 상태로 날개의 위치가 복귀하는 간단한 수단과 방법을 제공하고 있다. 본 발명으로 얻을 수 있는 효과로는 날개의 받음각을 항상 최적 효율의 상태로 유지할 수 있기 때문에 공기력 활용의 효과가 매우 증대된다.The invention provides a simple means and method for returning the position of a blade to a reference angle of attack naturally by utilizing the phenomenon of air force change according to the inherent characteristics of the blade sectional shape. The effect obtained by the present invention can maintain the angle of attack of the wings at the optimum efficiency at all times, and therefore, the effect of utilizing the air force is greatly increased.

본 발명은 날개 또는 프로펠러를 이용하여 양력을 발생시켜서 작동하는 모든 장치에 적용이 가능하며 이들 장치의 효율이 상승되는 효과를 발휘한다. 또한 날개에 돌풍이 불거나 하는 갑작스런 풍향의 변화가 있을 때에도 거의 일정한 양력을 나타내는 특성이 있어 수송기계류의 안정된 작동이 가능한 효과를 기대할 수 있다.The present invention is applicable to all devices that operate by generating lift by using wings or propellers, and the efficiency of these devices is increased. In addition, when there is a sudden change in wind direction due to wind blowing on the wing, there is a characteristic that exhibits a substantially constant lift, so that a stable operation of the transportation machinery can be expected.

도 1은 비행체 날개에 작용하는 양력과 항력의 관계를 보여주는 그림이며,
도 2는 종래의 항공기용 또는 선박용 가변 피치 프로펠러의 구조이며,
도 3a는 비행기 날개에 작용하는 힘을 도식화한 그림이며,
도 3b는 비행기 날개에서 압력 중심의 위치와 받음각의 관계를 보여주며,
도 3c는 비행기 날개에서 받음각에 따른 공기력 벡터의 방향을 보여주며,
도 4a 내지 도 4c는 기준 받음각에서 받음각이 작아진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있으며,
도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주며.
도 6은 본 발명에 따른 받음각 자동 조절 프로펠러의 회전축 위치의 모습이며,
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개의 측단면도와 평면도이며,
도 9는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개의 일부 구성도이며,
도 10은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전한 모습이며,
도 11은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전한 모습이며,
도 12a는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 A-A에서 바라본 모습이며,
도 12b는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 B-B에서 바라본 모습이며,
도 13a는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 A-A에서 바라본 모습이며,
도 13b는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 B-B에서 바라본 모습이며,
도 14와 도 15는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개에 날개 변위 지지대가 구비된 측면의 모습과 평면의 모습이며,
도 16은 상기 날개 변위 지지대의 사시도 모습이며,
도 17a와 도 17b는 기존의 선박에서 프로펠러 피치를 조절하는 원리를 보여주며,
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 프로펠러 받음각 자동 조절 모습을 보여주며,
도 19a와 도 19b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 프로펠러 받음각 자동 조절되면서 일정 범위로 제한되는 원리를 보여준다.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between lift and drag acting on a flight wing,
Fig. 2 shows a structure of a conventional variable pitch propeller for an aircraft or a ship,
FIG. 3A is a diagram illustrating a force acting on an airplane wing,
3B shows the relationship between the position of the pressure center and the angle of attack in the airplane wing,
3C shows the direction of the air force vector according to the angle of attack in the airplane wing,
4A to 4C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is reduced at the reference angle of attack,
5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased at the reference angle of attack.
FIG. 6 is a view of the rotational axis position of the angle-of-attack automatic adjustment propeller according to the present invention,
7 and 8 are a side sectional view and a plan view of the automatic attitude angle control blade according to the present invention,
FIG. 9 is a schematic view of a part of the angle of attack automatic adjustment wing according to the present invention,
FIG. 10 is a front view of the automatic attitude angle control blade according to the present invention,
FIG. 11 is a view showing an automatic angle-of-attack adjusting wing according to the present invention rotated backward,
FIG. 12A is a view of the automatic angle-of-attack adjusting wing according to the present invention as viewed from a section AA in FIG. 7,
FIG. 12B is a view of the angle-of-attack automatic adjustment wing according to the present invention rotated forward, viewed from a section BB of FIG. 7,
FIG. 13A is a view of the automatic angle-of-attack adjusting wing according to the present invention as viewed from a section AA of FIG. 7,
FIG. 13B is a view of the automatic attitude angle control wing according to the present invention as viewed from a section BB of FIG. 7,
FIGS. 14 and 15 are a side view and a plan view of the automatic angle adjusting angle control blade according to the present invention,
16 is a perspective view of the vane displacement support,
17A and 17B show the principle of adjusting the propeller pitch in a conventional vessel,
18 is a view showing a state in which the propeller angle of the ship is automatically adjusted according to another embodiment of the present invention,
FIGS. 19A and 19B show the principle that the propeller angle of the ship is automatically controlled according to another embodiment of the present invention, and the range is limited to a certain range.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a는 비행기 날개에 작용하는 힘을 도식화한 그림이다. 비행기 날개의 전면에는 바람이 날개를 향해 상대적으로 불어오게 되는데 이 상대적인 바람의 방향을 W로 표시하였다. 그리고, 날개의 코드선과 바람 방향이 이루는 각인 받음각(angle of attack)은 θ로 표기하였다.FIG. 3A is a diagram illustrating a force acting on an airplane wing. On the front of the airplane wing, the wind blows relative to the wing. The angle of attack between the wings' cords and the wind direction is denoted by θ.

그리고, 비행기 날개에는 비행시에 바람 방향(W)에 수직한 방향으로 양력(L)이 발생하고, 바람 방향(W)에 평행한 방향의 항력(D)을 발생시킨다. 양력과 항력의 합 벡터가 공기력 벡터(V)가 되며 이 벡터의 시작점을 압력 중심(CP, Center of Pressure)이라 한다. Then, a lift L is generated in the airplane wing in a direction perpendicular to the wind direction W at the time of flight, and a drag force D in a direction parallel to the wind direction W is generated. The sum of the lift and drag becomes the air force vector (V), and the starting point of this vector is called the center of pressure (CP).

그런데, 도 3b에서 도시된 바와 같이, 압력 중심(CP)은 받음각(θ)이 커지면 전방으로 이동하고, 받음각(θ)이 작아지면 후방으로 이동하는 경향이 있다. 즉, 도 3b에서 위쪽 그림에서 아래쪽 그림으로 내려갈수록 받음각이 커지고 있으며 압력 중심은 전방으로 이동하는 모습을 보이고 있다. 또는 도 3c에서 도시된 바와 같이, 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 이동은 거의 없지만, 공기력 벡터의 방향이 받음각이 커지면 전방을 향하고, 받음각이 작아지면 후방을 향하는 경향을 보이기도 한다.However, as shown in FIG. 3B, the pressure center CP tends to move forward when the angle of attack θ becomes larger, and to move backward when the angle of attack θ becomes smaller. That is, as shown in FIG. 3B, the angle of attack increases as descending from the upper figure to the lower figure, and the pressure center moves forward. As shown in FIG. 3C, although the center of the pressure center is hardly moved depending on the shape characteristics of the airfoil, the direction of the air force vector tends toward the front when the angle of attack increases and toward the rear when the angle of attack is small.

본 발명의 가장 큰 특징은 날개를 고정익 항공기 동체 또는 회전익 항공기 허브에 고정장착하지 않고, 날개를 공기력 벡터(V)의 날개 하방쪽 연장선 상의 임의의 한 지점을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 하여 비행체의 운용조건(날개에 대한 상대적인 풍향조건)에 따라 받음각이 공기력의 변화에 의하여 자동으로 조절되는 받음각 자동 조절 날개를 제공하는 것이다. 즉, 날개 하방쪽에 특정 위치를 기준으로 날개가 자유롭게 회전가능하게 하여 바람 방향이 변하더라도 받음각이 자동으로 조절되도록 한 것이다. The most significant feature of the present invention is that the wing can be freely rotated around an arbitrary point on an extension line of the lower side of the wing of the air force vector (V) without fixing the wing to the fixed wing aircraft or the rotor wing aircraft hub, And the angle of attack is automatically controlled by the change of the air force according to the condition (relative wind direction condition to the wing). That is, the wing is freely rotatable with respect to a specific position on the lower side of the wing so that the angle of attack is automatically adjusted even if the wind direction changes.

도 4a 내지 도 4c는 기준 받음각에서 받음각이 작아진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있으며,4A to 4C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is reduced at the reference angle of attack,

도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있다.5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased at the reference angle of attack.

먼저, 도 4a를 보면, 비행체의 날개 또는 프로펠러 등에서 양항비(양력/항력 비율)가 가장 좋은, 즉 공력효율이 가장 우수한 받음각을 선정할 수 있다. 이를 풍향의 변화에 상관없이 지속적으로 유지하고 싶은 날개의 최적의 받음각 각도라고 하고 이것을 '기준 받음각(θ1)’으로 설정한다. 이때 공기력 벡터(V)의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 날개의 받음각 조절축(S)을 설정한다. Referring to FIG. 4A, it is possible to select an angle of attack having the best aerodynamic ratio (lift / drag ratio), ie, the aerodynamic efficiency, with the wing or the propeller of the aircraft. This is referred to as an optimum angle of attack angle of the wing that is desired to be maintained continuously regardless of the change in the wind direction and is set to be the reference angle of attack? 1. At this time, the angle of the intake angle adjustment axis S of the wing is set at one point on the downward extension line of the air force vector (V).

본 발명의 원리를 회전익 항공기의 회전 날개에 적용하여 설명하면, 제자리 정지비행의 경우에는 설정된 기준 받음각에 의하여 가장 우수한 공력 효율을 갖게 된다(여기서 회전 날개에 의한 유도 흐름은 별도 고려 필요).The principle of the present invention is applied to a rotary wing of a rotary wing aircraft. In the case of a standing wing flight, the highest aerodynamic efficiency is obtained by the set reference wing angle (the induction flow by the rotary wing must be considered separately).

그리고, 특정 조건에서 비행체가 상승하던가 또는 하강하는 돌풍에 의하여 받음각이 작아지게 되면 압력중심(CP)의 위치가 후방으로 이동하게 된다(도 4b의 d1). 이것은 받음각이 작아지게 되면 압력중심이 후방으로 이동한다는 것으로 위 그림 도 3b를 통해서 설명한 바 있다. 또는 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 위치 변화는 거의 없으면서 공기력 벡터의 방향이 후방으로 향하기도 한다는 것으로 위 도 3c를 통해서 설명한 바 있다. 결과적으로, 날개의 받음각 조절축(S)에서 볼 때 공기력 벡터(V)의 방향이 후방으로 향하게 된다. 이러한 공기력의 변화를 받음각 조절축(S)을 기준으로 그림에서 시계 방향으로의 회전력를 가하게 되고 따라서 날개는 받음각 조절축(S)을 중심으로 후방(시계방향)으로 회전한다.In addition, when the angle of attack is reduced due to a rising or falling gust of the air vehicle under certain conditions, the position of the pressure center CP moves backward (d1 in FIG. 4B). This is because the center of pressure moves backward when the angle of attack becomes smaller. 3C that the direction of the air force vector is directed rearward with little change in the position of the pressure center depending on the shape characteristics of the airfoil. As a result, the direction of the air force vector (V) is directed rearward when viewed from the angle of attack angle adjustment axis S of the wing. The change of the air force is applied to the clockwise direction in the drawing based on the angle of attack angle adjustment shaft S, and the wing is rotated in the backward direction (clockwise direction) about the angle of the angle of attack S as a center.

후방으로 회전하여 받음각이 처음의 기준 받음각(θ1)까지 오게 되면 공기력 벡터와 받음각 조절축과의 평형으로(받음각 조절축이 공기력 벡터의 하방쪽 연장선 상에 위치) 회전이 멈추고 높은 공력 효율의 기준 받음각(θ1)을 유지하게 된다(도 4c). 즉, 바람의 방향 변화로 받음각이 변화하더라도 받음각 조절축을 중심으로 날개가 회전함으로써 처음의 기준 받음각을 다시 회복하게 되는 것이다.When the angle of attack reaches the first reference angle of attack (θ1), the angle of rotation of the airstream control axis is set to the balance of the airstream angle control axis (Fig. 4C). In other words, even if the angle of attack changes due to wind direction change, the wing revolves around the angle of the angle of attack angle to restore the initial reference angle of attack.

여기서 압력중심(CP)의 위치가 후방으로 이동하는 것은 대개 날개 윗면에서 공기의 흐름이 분리(separation)되기 전까지만 이므로 회전운동의 범위를 설정하거나 초기 위치로의 복귀를 위하여 날개 회전량을 적절히 제한할 필요가 있고 이를 위해 스토퍼 또는 지지대를 설치할 수도 있는데, 이것은 후술하여 설명하도록 한다.Since the position of the pressure center CP moves backward only until the flow of air is separated from the upper surface of the wing, it is necessary to set the range of the rotational motion or appropriately limit the amount of the wing rotation for returning to the initial position It is also possible to install a stopper or a support for this purpose, which will be described later.

도 5a 내지 도 5c는 기준 받음각에서 받음각이 커진 후 다시 기준 받음각을 회복하는 것을 보여주고 있는데, 도 5a의 기준 받음각(θ1) 상태에서 비행체가 하강하던가 또는 상승하는 돌풍에 의하여 받음각이 커지게 되면, 압력중심(CP)의 위치가 전방으로 이동하며, 또한 공기력 벡터(V)의 방향이 전방으로 향하게 된다(도 5b의 d2). 또는 에어포일의 형상 특성에 따라서는 압력중심의 위치 변화는 거의 없으면서 공기력 벡터의 방향이 전방으로 향하기도 한다. 결과적으로, 이러한 공기력의 변화에 의하여 날개는 받음각 조절축을 중심으로 전방(반시계 방향)으로 회전한다. 여기서 압력중심(CP)의 위치가 전방으로 이동하는 현상은 날개 받음각이 대략 0도 이상인 상태에서 발생하므로 회전운동의 범위를 설정하거나 초기 위치로의 복귀를 위하여 스토퍼 내지 날개 회전 제한 부재(지지대)를 설치할 때 이를 고려할 필요가 있다.5A to 5C show that the reference angle of attack is recovered again after the angle of attack is increased in the reference angle of attack. When the angle of attack is increased by the gust of wind or the rising wind in the reference angle of attack? 1 in FIG. 5A, The position of the pressure center CP is moved forward, and the direction of the air force vector V is directed forward (d2 in Fig. 5B). Alternatively, depending on the shape characteristics of the airfoil, the direction of the air force vector may be directed forward with little change in the position of the pressure center. As a result, due to such changes in the air force, the wing rotates forward (anticlockwise) around the angle of attack angle adjustment. Here, the movement of the position of the pressure center CP in the forward direction occurs when the blade angle of attack is approximately 0 degrees or more. Therefore, in order to set the range of the rotational motion or to return to the initial position, You need to consider this when installing.

전방으로 회전하여 받음각이 처음의 기준 받음각 위치까지 오게 되면 공기력 벡터와 받음각 조절축과의 평형으로 회전이 멈추고 높은 공력 효율의 기준 받음각을 유지하게 된다(도 5c).When the angle of attack reaches the first reference angle of attack angle, the airflow vector is stopped at the equilibrium of the angle of the intake angle control and the reference angle of attack is maintained at a high aerodynamic efficiency (FIG. 5c).

도 6은 본 발명의 받음각 자동 조절 프로펠러의 받음각 조절축 위치의 예들이다. 공기력 벡터(V)의 하방쪽 연장선 상의 적절한 지점에 날개의 받음각 조절축(S)을 설정하는 것을 보여준다. 풍향의 변화에 따라 변화되는 공기력의 변화 정도와 받음각 조절을 방해하는 마찰력의 크기를 고려하여 회전운동이 원활하게 작동되는 받음각 조절축의 위치를 선정하여야 한다. 받음각 조절축을 날개로부터 너무 가깝게 설치하면, 공기력 방향의 변화가 크지 않아 받음각 자동 조절이 안 될 수도 있으므로 일정 정도 거리를 두고 적절한 위치에 선정하여야 한다.FIG. 6 shows examples of the positions of the angle-of-attack control axes of the angle-of-attack automatic adjustment propeller of the present invention. And setting the angle of attack adjustment axis S of the wing at an appropriate point on the lower extension line of the air force vector V. [ The position of the angle of the angle of the angle of the intake angle for smoothly rotating motion should be selected in consideration of the degree of change of the air force which changes according to the change of the wind direction and the magnitude of the frictional force which hinders the angle of attack. If the angle of control of the angle of attack is set too close to the wing, it may not be possible to automatically adjust the angle of attack because the change of the air force direction is not large.

도 7과 도 8은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개의 측단면도와 평면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개의 일부 구성이다.FIGS. 7 and 8 are side sectional views and plan views of the automatic attitude angle control blade according to the present invention, and FIG. 9 is a partial configuration of the attitude angle automatic adjustment blade according to the present invention.

본 발명에 따른 날개는, 위에서 설명한 바와 같이, 유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각 각도가 기준 받음각 위치에서 달라졌을 때, 날개가 받음각 조절축을 중심으로 자동으로 회전하여 기준 받음각의 각도로 복귀하는 것이 특징이다. 이하 본 발명의 하나의 실시예를 들어 드론과 같은 멀티콥터에서 회전날개 형태를 예로 들어서 본 발명의 원리에 대해 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 이러한 형태의 날개에만 한정되는 것은 아니다.As described above, according to the present invention, when the angle of attack of the wing is changed at the reference angle of attack angle by the change of the fluid flow direction, the wing automatically rotates around the angle of the angle of attack angle adjustment and returns to the angle of the reference angle of attack . Hereinafter, the principle of the present invention will be described by taking a rotary wing shape as an example in a multi-copter such as a drone according to one embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to such wings.

도면을 참조하면, 날개에 전달되는 회전 동력을 생성하는 회전동력장치(M)와 상기 회전동력장치의 상측에 구비되어 회전동력장치의 회전력을 전달받아 회전하는 회전부재(100)를 갖는다. 상기 회전동력장치(M)는 통상적으로 모터일 수 있으나 그외 엔진 등 다른 동력장치일 수 있으므로 명칭을 회전동력장치라고 한다. Referring to the drawings, a rotary power unit M for generating a rotary power transmitted to a wing and a rotary member 100 provided at an upper side of the rotary power unit and rotated by receiving a rotary force of the rotary power unit are provided. The rotary power unit M may be a motor, but may be another power unit such as an engine or the like, and hence the name is referred to as a rotary power unit.

상기 날개는 날개 수평부(W1)와 상기 날개 수평부에 절곡되어 형성되는 날개 루트부(W2)와 날개 수평부의 타단 끝단에 절곡되어 형성된 날개 팁(W3)으로 이루어져서 전체적으로 ㄷ 형상을 가지는 것이 바람직하다. 다만, 날개 수평부와 날개 루트부의 형상으로만 이루어질 수도 있을 것이다. The wing may include a wing horizontal portion W1, a wing root portion W2 formed by bending the wing horizontal portion, and a wing tip W3 formed by bending the other end of the wing horizontal portion, . However, it may be formed only in the shape of the wing horizontal part and the wing root part.

이렇게 ㄷ 자 형상을 이루도록 한 것은, 날개 원심력 평형축이 가능하면 날개 수평부의 하단에 위치하도록 하기 위함이다. 여기서 원심력 평형축이란, 원심력에 의한 상하 전후 방향의 모멘트가 평형을 이루는 가상의 축으로서, 이 축을 중심으로 공기력/중력의 작용에 의하여 날개의 받음각이 회전하게 되는 축을 의미하며, 도 7의 그림에서 SS로 표기된 축을 의미한다. 날개 형상이 반드시 ㄷ자형이 아니더라도 날개 팁부의 질량분포에 따라서 본 발명의 기능이 구현될 수 있으므로 본 발명의 범위가 ㄷ자 형상의 날개로 국한되는 것은 아니다. The reason why the U shape is formed is that the wing centrifugal force balancing shaft is positioned at the lower end of the horizontal portion of the wing if possible. Here, the centrifugal force balancing axis is an imaginary axis in which the moments in the up-and-down-frontward and rearward directions due to the centrifugal force are in equilibrium, and means an axis about which the angle of attack of the wing is rotated by the action of air force / gravity. It means axis marked with SS. The function of the present invention can be implemented according to the mass distribution of the blade tips even if the blade shape is not necessarily a U shape, so that the scope of the present invention is not limited to the U shape.

그리고, 상기 날개 루트부(W2)는 상기 회전부재(100)에 부착되고, 3축 회전 가능하게 부착된다. 여기서 3축 회전 가능하다는 의미는, 3축 회전 베어링, 로드엔드, 고리 등 한 점을 기준으로 3축 회전이 가능하다는 의미이며 다양한 회전부품이 채택될 수 있다.The wing root portion W2 is attached to the rotary member 100 and rotatably attached thereto. Here, the three-axis rotation means that three-axis rotation is possible based on one point such as a three-axis rotation bearing, a rod end, and a ring, and a variety of rotary components can be adopted.

상기 날개 루트부(W2)와 상기 회전부재(100)가 3축 회전이 가능하게 연결되기 위해 3축 회전베어링 하나를 사용할 수 있고 기타 다양한 방식을 채택할 수 있다. 3축 회전 가능한 연결방식의 하나의 예시로서 로드엔드 또는 고리 형상의 연결수단을 이용하여 부착될 수 있다. 즉, 상기 날개는 상기 회전부재의 상측에서 연결되되 자유로운 움직임이 가능하도록 연결되어 있어서 날개의 받음각이 자동으로 조절될 수 있도록 한 것이다.  In order to connect the wing root portion W2 and the rotary member 100 in a rotatable manner, a three-axis rotary bearing may be used, and various other methods may be adopted. As an example of a three-axis rotatable connection system, it can be attached using rod-end or annular connecting means. That is, the wings are connected to each other at the upper side of the rotary member so as to be freely movable, so that the angle of attack of the wings can be automatically adjusted.

날개가 연결되는 모습을 좀 더 구체적으로 보면, 상기 회전부재(100)의 상면에 체결부재(110)가 부착되고, 상기 체결부재에 체결축(120)을 통해서 상기 날개 루트부(W2)가 회전 자유롭게 부착된다. 이를 위해, 상기 날개 루트부(W2)에는 관통하여 연결공(130)이 형성되고, 상기 체결축(120)이 연결공을 관통하도록 할 수도 있다. 상기 날개의 끝단에는 상기 날개 수평부(W1)와 절곡되어 형성된 날개 팁(W3)이 구비되어 날개는 전체적으로 ㄷ형상을 이룬다.More specifically, a fastening member 110 is attached to the upper surface of the rotary member 100, and the wing root portion W2 is rotated through the fastening shaft 120 to the fastening member Freely attached. For this purpose, a connecting hole 130 is formed through the wing root portion W2, and the connecting shaft 120 may pass through the connecting hole. At the end of the wing, a wing tip (W3) formed by bending the wing horizontal portion (W1) is provided, and the wing is formed into a generally C shape.

그리고, 상기 날개 루트부와 상기 날개 팁은, 상기 날개 수평부의 하방으로 형성되되 전방으로 경사지게 형성된다. 도 8의 평면도를 보면 날개 루트부와 날개 팁이 전방(그림의 지면에서 보아 상측)으로 약간 돌출된 것을 볼 수 있다.The wing root portion and the wing tip are formed below the wing horizontal portion and are inclined forward. 8, it can be seen that the wing root portion and the wing tip slightly protrude forward (upper side as viewed from the drawing).

도 10은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전한 모습인데, 이것은 드론이 하강하거나 바람의 풍향이 상향으로 변화하는 경우에 날개가 앞쪽으로 회전한 모습이며, 도 11은 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전한 모습이며, 이것은 드론이 상승하거나 풍향이 하강으로 변화시 날개가 뒤쪽으로 회전한 모습이며, 날개는 이렇게 앞쪽(전방)이나 뒤쪽(후방)으로 회전하면서 받음각이 자동으로 조절된다.FIG. 10 is a front view of the automatic attitude angle control wing according to the present invention, in which the wings are rotated forward when the drones descend or the wind direction changes upward, and FIG. This is a state in which the wing rotates backward when the drones rise or when the wind direction changes to the downward direction, and the wing rotates to the front (front) or back (rear) .

도 12a는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 A-A에서 바라본 모습이며, 도 12b는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 전방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 B-B에서 바라본 모습이다.FIG. 12A is a view of the automatic angle-of-attack adjusting wing according to the present invention as viewed from a section AA of FIG. 7, FIG. 12B is a sectional view of the automatic angle- View from BB.

도 13a는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 A-A에서 바라본 모습이며, 도 13b는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개가 후방으로 회전하는 모습을 도 7의 단면 B-B에서 바라본 모습이며,FIG. 13A is a sectional view of the automatic angle control blade according to the present invention as viewed from a section AA of FIG. 7, FIG. 13B is a sectional view of the automatic angle control blade according to the present invention, From BB,

도 12a에서 날개 루트부와 체결되는 회전부품(3축 회전 베어링, 로드엔드, 고리 등 한 점을 기준으로 3축 회전이 가능한 다양한 회전부품)은 위에서 설명한 바와 같이 설계 기준이 되는 받음각 상태에서 작용되는 공기력 방향의 하방 연장선 상의 한 지점에 위치하고 있다. 또한 날개 원심력 평형축은 당연히 회전부품의 회전 중심을 통과하여 회전 반경의 바깥 방향으로 형성되는데, 날개 팁에서도 도 12b에서와 같이 날개 원심력 평형축은 설계 기준이 되는 받음각 상태에서의 공기력 방향의 하방 연장선 상의 한 지점에 위치하도록 날개의 형상 및 질량분포 등이 설계되는 것이 바람직하다. 이는 풍향의 변화에 따른 공기력 방향의 변화에 따라 날개 받음각이 가상의 축인 날개 원심력 평형축을 중심으로 자동으로 회전하여 받음각을 기준 받음각 상태로 자동으로 원활하게 변화할 수 있도록 하기 위함이다. In FIG. 12A, the rotating parts (various rotating parts capable of rotating three axes based on one point such as a three-axis rotating bearing, a rod end, a ring, etc.) engaged with the vane root part are operated in the attitude angle state And is located at a point on the lower extension line of the air force direction. In addition, as shown in FIG. 12B, the wing centrifugal force balanced shaft is formed so as to extend along the downward extension line of the air force direction at the angle of attack, which is the design reference, It is desirable that the shape and the mass distribution of the wing be designed so as to be located at the point. This is to enable the blade angle to be automatically rotated around the wing centrifugal force balanced axis, which is the imaginary axis, according to the change of the direction of the air force according to the change of the wind direction, so that the angle of attack can be automatically and smoothly changed to the reference angle of attack.

도 14와 도 15는 본 발명에 따른 받음각 자동조절 날개에 날개 변위 지지대가 구비된 측면의 모습과 평면의 모습이며, 도 16은 상기 날개 변위 지지대의 사시도 모습이다.FIGS. 14 and 15 are a side view and a plan view of the automatic angle-of-attack adjusting wing according to the present invention, and FIG. 16 is a perspective view of the vane displacement support.

도면을 보면, 날개의 회전 변위에 제한을 두어 날개가 받음각 자동 조절 상태를 잘 유지할 수 있도록 하기 위한 날개변위 지지대(200)를 보여주고 있다. 이는 회전 초기에 너무 크거나 작은 각도의 받음각 상태로 회전하게 되면 날개 단면 에어포일의 형상에 따라서는 공기력 변화에 따른 날개 받음각 회전이 안 되는 경우가 발생하기 때문이다. The figure shows a wing displacement support 200 for limiting the rotational displacement of the wing so that the wing can maintain the automatic angle of attack angle well. This is because if the airfoil is rotated at an angle of attack angle which is too large or too small at the beginning of rotation, the angle of blade angle of attack may not be changed depending on the air force change depending on the shape of the airfoil.

날개변위 지지대(200)는, 상기 회전부재(100)의 상면에 형성되고, 상기 날개의 처짐을 방지하고 상기 날개의 받음각 조절범위를 제한하는 부재이다. 상기 날개변위 지지대는 날개 루트부(W2)의 후방과 외측방에 배치된다. 후방이란 도 15의 그림에서 보아 아래쪽 방향 공기 흐름 방향을 기준으로 날개의 뒤쪽이며, 외측방이란 날개 루트부에서 날개 팁을 향하는 방향을 의미한다. 날개변위 지지대(200)는 각각 날개의 후방과 외측방에 대략 수직하게 세워져 형성되는 제1 및 제2지지대(210,220)로 이루어질 수 있다. 그러나, 날개변위 지지대(200)에서 날개의 후방 지지대(220)는 필수적으로 세워져야 하지만, 외측방 지지대(210)은 회전 초기 모터나 드론 본체로부터 로터 시스템을 지지하는 봉이나 빔 구조물 등과의 간섭을 피하기 위하여 선택적으로 세워질 수도 있다. 즉, 도 16 (a)처럼 제1 및 제2지지대(210,220)로 이루어져 있으나, 도 16 (b)처럼 제2지지대(220)만으로 이루어질 수도 있다.The blade displacement support 200 is formed on the upper surface of the rotary member 100 and is a member for preventing the blade from sagging and limiting the range of the angle of attack of the blade. The vane displacement support is disposed in the rear and outer chambers of the vane root portion W2. The rear means the backward direction of the wing with respect to the direction of the downward air flow as seen in FIG. 15, and the outer side means the direction from the wing root to the wing tip. The vane displacement support 200 may include first and second supports 210 and 220 formed to extend substantially perpendicularly to the rear and outer chambers of the vane, respectively. However, in the wing displacement support 200, the wing's rear support 220 must be built up, but the outer wing support 210 does not interfere with the rods or beam structures that support the rotor system from the initial motor or drones of rotation It may also be erected selectively to avoid. That is, as shown in FIG. 16 (a), the first and second supports 210 and 220 may be formed of only the second support 220 as shown in FIG. 16 (b).

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예의 핵심적인 특징을 정리하면 다음과 같다.The essential features of the embodiment of the present invention described above are summarized as follows.

1. 날개는 3축 회전부품(3축 회전 베어링/로드엔드/고리 등)에 의하여 연결된다.1. Wings are connected by 3-axis rotating parts (3-axis rotating bearings / rod ends / rings, etc.).

2. 날개 원심력 평형축이 설계 기준 받음각에서의 공기력 벡터의 하방 연장선 상의 한 지점에 위치하여야 한다.2. The centrifugal force balance shaft of the wing shall be located at a point on the lower extension line of the air force vector at the design reference angle of attack.

3. 날개 원심력 평형축이 날개 수평부의 하방에 위치하도록 하기 위하여 날개 팁부가 날개 수평부의 하방 및 전방으로 형성되는 것이 필요하고 이 때문에 전체적으로 ㄷ자 형상의 날개가 구비되는 것이 바람직하다.  3. It is necessary that the wing tip is formed below and in front of the wing horizontal portion so that the centrifugal force balancing shaft is located below the wing horizontal portion. Therefore, it is preferable that the wing tip is provided with a U-shaped wing as a whole.

4. 날개의 받음각 조절이 원활하게 되도록 3축 회전부품에서의 날개 회전 변위를 제한 지지하는 지지대를 구비할 수 있다. 또는 3축 회전부품 자체의 기능을 활용하여 회전 변위를 제한할 수 있다.  4. It is possible to provide a support for restricting the rotational displacement of the wing in the three-axis rotary part so that the angle of attack of the wing can be smoothly adjusted. Alternatively, the rotational displacement can be limited by utilizing the functions of the three-axis rotating component itself.

[본 발명의 다른 실시예][Other embodiments of the present invention]

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 받음각 자동 조절 날개 원리를 선박의 프로펠러에 적용할 수 있다. 본 실시예 설명을 위해 먼저 기존 선박의 프로펠러를 설명한다. 도 17a와 도 17b는 기존의 선박에서 프로펠러 피치를 조절하는 원리를 보여준다.According to another embodiment of the present invention, the above-described angle-of-automatic-adjustment-wing principle can be applied to a propeller of a ship. To explain the present embodiment, a propeller of a conventional ship will be described first. 17A and 17B show the principle of adjusting the propeller pitch in a conventional ship.

도면을 보면, 기존의 가변피치(피치 조절) 선박 프로펠러는 프로펠러 날개의 피치를 조절하는 수단을 구비하여 가장 최적의 피치를 갖도록 하는데, 선박 추진력을 얻기 위한 프로펠러(D)가 프로펠러축(A)에 구비된다. 그런데 프로펠러(D)의 피치를 변경하는 구조로서, 프로펠러축(A) 내부에 피치조절부(B)와 피치조절베어링(C)을 구비한다. 여기서 피치조절부(B)를 회전하면 베벨기어 등 복잡한 전달과정을 통해서 피치조절베어링(C)을 구동시키고, 피치조절베어링에 부착된 프로펠러(D)의 피치를 조절하게 된다. 즉, 종래에는 회전할 수 있는 날개(프로펠러) 회전 베어링(C)을 프로펠러축(A) 상에 구비하고 있으며, 내부에는 날개를 회전하기 위한 복잡한 메카니즘과 회전 각도를 조절하기 위한 별도의 조절장치가 구비되어 있는 등 매우 복잡한 구조를 가지고 있었다.The conventional variable pitch propeller has a means for adjusting the pitch of the propeller blades so as to have the most optimal pitch. A propeller D for obtaining the propulsion force of the propeller shaft is provided on the propeller shaft A Respectively. As a structure for changing the pitch of the propeller D, a pitch adjusting portion B and a pitch adjusting bearing C are provided in the propeller shaft A, respectively. Here, when the pitch adjusting portion B is rotated, the pitch adjusting bearing C is driven through a complicated transfer process such as a bevel gear, and the pitch of the propeller D attached to the pitch adjusting bearing is adjusted. In other words, conventionally, a rotatable wing (propeller) rotating bearing C is provided on the propeller shaft A, and a complicated mechanism for rotating the wing and a separate adjusting device for adjusting the rotation angle And it has a very complicated structure.

본 발명은 이러한 종래의 선박에서 프로펠러 피치 각도를 자동조절하게 한 것이다. 이하 프로펠러는 날개에 대응되는 구성이며, 피치각은 받음각에 대응되는 개념이다.The present invention allows automatic adjustment of the propeller pitch angle in such a conventional vessel. Hereinafter, the propeller corresponds to the wing, and the pitch angle corresponds to the angle of attack.

도 18을 보면, 선박의 추진력을 발생시키는 프로펠러축(500)에 회전베어링(520)이 장착되고, 상기 회전베어링에 프로펠러(550)가 장착된다. 상기 회전베어링은 프로펠러축에 회전 자유롭게 장착되고, 상기 프로펠러축의 길이방향에 수직한 방향을 기준으로 날개 단면의 하방의 한 지점을 중심으로 회전하도록 한다. 그리고, 상기 프로펠러(550)는 상기 회전베어링에 고정장착되어 상기 회전베어링이 회전함에 따라 받음각(피치각)이 변화하도록 한다.Referring to FIG. 18, a rotating bearing 520 is mounted on a propeller shaft 500 generating propulsion force of a ship, and a propeller 550 is mounted on the rotating bearing. The rotating bearing is rotatably mounted on a propeller shaft and rotates around a point below the blade section with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the propeller shaft. The propeller 550 is fixedly mounted on the rotary bearing so that the angle of attack (pitch angle) changes as the rotary bearing rotates.

본 실시예에 따르면, 기존의 가변피치 프로펠러와는 달리 내부에 복잡한 메카니즘이나 조절장치는 불필요하며, 단지 받음각 조절이 가능하도록 날개 받음각 조절 회전 베어링만을 구비하면 된다. 그러면, 유체 흐름 방향의 변화에 따라 날개 받음각이 자동으로 변하여 효율적인 운용이 가능하다.According to the present embodiment, unlike the conventional variable pitch propeller, no complicated mechanism or adjustment device is required, and only the blade angle-of-inclination adjusting rotation bearing can be provided so that the angle of attack can be adjusted. Then, the wing angle of attack is automatically changed according to the change of the fluid flow direction, thereby enabling efficient operation.

도 19a와 도 19b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 프로펠러 받음각 자동 조절되면서 일정 범위로 제한되는 원리를 보여준다.FIGS. 19A and 19B show the principle that the propeller angle of the ship is automatically controlled according to another embodiment of the present invention, and the range is limited to a certain range.

상기 회전베어링의 측면에서 상기 프로펠러축에 구비되어 상기 회전베어링의 회전범위를 제한하는 회전범위 제한부재(560)와 회전베어링에 구비되는 스토퍼(570)를 더 포함한다. 그리고, 상기 스토퍼는 회전베어링의 외곽 일측에 일체로 구비되어서 상기 베어링이 회전함에 따라 같이 회전하다가 일정 범위를 넘어서면 상기 회전범위 제한부재에 맞닿게 되어 회전베어링이 더 이상 회전하지 못하게 하는 역할을 수행한다. 베어링 회전 범위를 이렇게 제한하는 이유는, 회전 초기에 너무 크거나 작은 각도의 받음각 상태로 회전하게 되면 날개 단면 에어포일의 형상에 따라서는 유체 흐름 방향 변화에 따른 날개 받음각 회전이 안 되는 경우가 발생하기 때문이다. A rotation range limiting member 560 provided on the propeller shaft on the side of the rotation bearing to limit a rotation range of the rotation bearing and a stopper 570 provided on the rotation bearing. The stopper is integrally provided on one side of the outer periphery of the rotary bearing. When the bearing rotates as it rotates, the stopper abuts the rotation range limiting member when the bearing rotates beyond a predetermined range, thereby preventing the rotary bearing from rotating further do. The reason for limiting the rotation range of the bearing is that if the rotation angle is too large or too small at the beginning of rotation, depending on the shape of the blade airfoil, Because.

본 선박 프로펠러 실시예의 핵심적인 특징을 정리하면 다음과 같다.The key features of this ship propeller embodiment are summarized as follows.

1. 날개는 받음각 조절 회전 베어링을 통하여 회전 축에 연결된다.1. The wing is connected to the rotary shaft through the angle-of-rotation adjusting bearing.

2. (멀티콥터 실시예에서 설명한 바와 마찬가지로) 받음각 조절 회전 베어링의 중심은 설계 기준 받음각에서 날개가 유체로부터 받는 하중의 하방쪽 연장선 상의 한 지점에 위치한다. 2. The center of the angle of rotation adjustment bearing (as described in the multicoperator example) is located at a point on the downward extension of the load received by the wing from the fluid at the design reference angle of attack.

3. 날개의 받음각 조절이 원활하게 되도록 날개 회전 변위를 제한하는 지지대를 구비할 수 있다. 3. It may be provided with a support restricting the rotational displacement of the wing so as to facilitate the adjustment of the angle of attack of the wing.

[기타 적용분야][Other applications]

또한, 본 발명의 원리는 풍력 터빈 블레이드에도 활용이 가능하다. 풍속과 풍력 터빈 블레이드의 회전 속도에 따른 풍향의 변화에 대하여 양항비(양력/항력 비율)가 최적인 받음각 상태로 날개의 위치가 자동 조절되게 함으로써 작은 바람에도 큰 양력이 발생하여 풍속에 대한 작동 범위가 넓어지는 등 본 발명의 개념을 적용하여 공기력 활용 효율의 향상이 가능하다. 특히 피치 제어 블레이드를 적용하지 않는 소형 풍력 발전기에서 초기 기동 풍속을 낮출 수 있다. 이때도 원심력을 이용한 스토퍼를 사용하여 초기 받음각을 조절함으로써 초기 기동 풍속을 낮출 수 있다. The principles of the present invention are also applicable to wind turbine blades. Wind speed and wind turbine By changing the wind direction according to the rotation speed of the blade, the position of the wing is automatically adjusted to the attitude angle which is the optimal angle ratio (lift / drag ratio), so that large lift occurs even in small wind, The air utilization efficiency can be improved by applying the concept of the present invention. Especially, a small wind turbine without a pitch control blade can lower the initial starting wind speed. At this time, the initial maneuvering speed can be lowered by adjusting the initial angle of attack using a centrifugal stopper.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.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 exemplary embodiments, Of the right.

Claims (15)

유체 흐름 방향의 변화에 의하여 날개의 받음각 각도가 기준 받음각 위치에서 달라졌을 때, 상기 날개가 받음각 조절축을 중심으로 회전하여 기준 받음각의 각도로 복귀하는 날개로서,
상기 받음각 조절축은, 상기 날개가 받는 양력과 항력의 합 벡터인 공기력 벡터와 상기 날개 자체의 중력 벡터 및 상기 날개에 작용하는 원심력 벡터의 합력 벡터의 하방쪽 연장선상의 한 지점에 존재하는 축이며,
회전 동력을 생성하는 회전동력장치(M); 및
상기 회전동력장치의 상측에 구비되어 회전동력장치의 회전력을 전달받아 회전하는 회전부재(100);를 포함하고,
상기 날개는 날개 수평부(W1)와 상기 날개 수평부에 절곡되어 형성되는 날개 루트부(W2)로 이루어지고,
상기 날개 루트부(W2)는 상기 회전부재(100)에 3축 회전 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
Wherein the wing is rotated around an angle of the angle of attack to return to an angle of a reference angle of attack when the angle of attack of the wing is changed at a reference angle of attack angle due to a change in fluid flow direction,
Wherein the angle of attack adjusting axis is an axis existing at a point on an extension line of the lower side of the resultant vector of the air force vector which is the sum of the lift force and the drag force received by the wing, the gravity vector of the wing itself,
A rotary power unit (M) for generating a rotary power; And
And a rotary member (100) provided at an upper side of the rotary power unit and rotated by receiving a rotary force of the rotary power unit,
The wing includes a wing horizontal portion (W1) and a wing root portion (W2) formed by bending the wing horizontal portion,
And the wing root portion (W2) is attached to the rotary member (100) so as to be rotatable in three directions.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 날개 루트부(W2)와 상기 회전부재(100)는 3축 회전이 가능한 연결을 위해 로드엔드 또는 고리 형상의 연결수단을 이용하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 1,
Wherein the wing root portion (W2) and the rotary member (100) are connected by a rod end or a ring-shaped connection means for three-axis rotatable connection.
제1항에 있어서,
상기 회전부재(100)에 고정장착된 체결부재(110); 및
상기 체결부재와 상기 날개 루트부(W2)를 연결하는 체결축(120);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 1,
A fastening member 110 fixedly mounted on the rotary member 100; And
And a coupling shaft (120) connecting the coupling member to the vane root portion (W2).
제5항에 있어서,
상기 날개의 끝단에는 상기 날개 수평부(W1)와 절곡되어 형성된 날개 팁(W3) 이 구비되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
6. The method of claim 5,
And a wing tip (W3) formed by bending the wing horizontal portion (W1) is provided at an end of the wing.
제6항에 있어서,
상기 날개 루트부와 상기 날개 팁은, 상기 날개 수평부의 하방으로 형성되되 전방으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 6,
Wherein the wing root portion and the wing tip are formed below the wing horizontal portion and are inclined forward.
제1항에 있어서,
상기 회전부재(100)의 상면에는 상기 날개의 처짐을 방지하고 상기 날개의 받음각 조절범위를 제한하기 위한 날개변위 지지대(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 1,
Further comprising a wing displacement support (200) on the upper surface of the rotary member (100) for preventing the wing from sagging and limiting the range of the angle of attack of the wing.
제8항에 있어서,
상기 날개변위 지지대는 날개 루트부(W2)의 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
9. The method of claim 8,
Wherein the wing displacement support is disposed behind the wing root (W2).
제9항에 있어서,
상기 날개변위 지지대는 날개 루트부(W2)의 외측방에 추가적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
10. The method of claim 9,
Wherein the wing displacement support is additionally disposed in an outer chamber of the wing root portion (W2).
제1항에 있어서,
상기 회전동력장치는 모터인 것을 특징으로 하는 받음각 자동 조절 날개.
The method according to claim 1,
Wherein the rotary power unit is a motor.
제1항에 기재된 받음각 자동 조절 날개를 포함하는 항공기.An aircraft comprising the angle of attack automatic adjustment wing as set forth in claim 1. 제1항에 기재된 받음각 자동 조절 날개는 프로펠러인 것을 특징으로 하는 선박.The ship according to claim 1, wherein the self-adjusting angle control blade is a propeller. 제13항에 있어서,
상기 프로펠러의 받음각이 자동으로 조절되게 장착되는 프로펠러축(500);
상기 프로펠러축에 회전 자유롭게 장착되고, 상기 프로펠러축의 길이방향에 수직한 방향을 기준으로 날개 단면의 하방의 한 지점을 중심으로 회전하는 회전베어링(520); 및
상기 회전베어링에 고정장착되고, 상기 회전베어링이 회전함에 따라 받음각이 변화하는 프로펠러(550);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
14. The method of claim 13,
A propeller shaft 500 mounted on the propeller so that the angle of attack of the propeller is automatically adjusted;
A rotation bearing 520 rotatably mounted on the propeller shaft and rotating about a point below the blade section with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the propeller shaft; And
And a propeller (550) fixedly mounted on the rotary bearing, the angle of attack being changed as the rotary bearing rotates.
제14항에 있어서,
상기 프로펠러축에 구비되어 상기 회전베어링의 회전범위를 제한하는 회전범위 제한부재(560); 및
상기 회전베어링의 외곽 일측에 일체로 구비되고, 상기 베어링이 회전함에 따라 상기 회전범위 제한부재에 맞닿게 되는 스토퍼(570);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.



15. The method of claim 14,
A rotation range limiting member (560) provided on the propeller shaft for limiting a rotation range of the rotation bearing; And
And a stopper (570) integrally provided at one side of the outer periphery of the rotary bearing and adapted to contact the rotation range limiting member as the bearing rotates.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06264701A (en) * 1992-10-22 1994-09-20 Yusaku Fujii Fluid machine

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