공격용 무인기 날개 불균형 해소를 위한 웨이트밸런스 장치{Weight balance device for eliminating disparities of UAV wing}
본 발명은 항공기 날개의 불균형 해소를 위한 웨이트 밸런스 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공격용 무인기 날개에 장착된 무장의 이탈로 인한 불균형 해소를 위한 웨이트 밸런스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공격용 무인기는 영상감지기를 활용하여 정찰 임무를 수행하면서 타격 목표물에 대한 정보 확인하여 타격 여부를 결정한 후 타격하게 된다. 이를 위해 무인기의 좌우 날개에는 미사일 등의 무장이 장착되어 운용되는데, 통상적으로 무장 투하시 동시 발사보다는 좌우 날개 중 어느 한쪽의 무장이 발사를 요하는 경우가 많다. 그러나 이와 같은 경우 무장 투하 시 무인기 날개의 하중에 불균형이 발생하게 되고 그로 인해 비행 조정 안정성에 큰 문제가 야기되며, 기체에 피로 하중이 발생되어 수명이 단축되는 문제가 있다. 이와 같은 불균형 문제에 있어 종래 공격용 항공기는 조종사가 비행체 제어법칙을 이용하여 해소하고 있으나, 무인기의 경우 조종사 없이 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위 환경을 인식하고 판단하여 자율비행을 하는 것이 보통이며, 특히 군사용으로 개발되는 무인항공기의 경우에는 보안 및 탐지 가능성으로 인해 지상의 원격조종 방식을 적용하는데 한계가 있어 불균형 문제의 해소에 어려움을 겪고 있다.
본 발명의 목적은, 공격용 무인기에서 무장 투하시 발생하는 날개 불균형의 문제를 해소할 수 있는 새로운 개념의 웨이트밸런스 장치를 제공하는 것이다.
상기한 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 다음과 같다. 본 발명인 공격용 무인기 날개의 불균형 해소를 위한 웨이트 밸런스 장치는, 평형상태에서 공격용 무인기 동체 중앙에 위치하고 불균형 상태에서 공격용 무인기 좌우 날개의 양쪽 단부로 이송이 예정되는 웨이트 밸런서와; 상기 웨이트 밸런서를 이송시키기 위한 구동부와; 상기 웨이트 밸런서의 이송을 안내하기 위한 이송 가이드부와; 상기 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 바람직한 실시예로 (1) 상기 웨이트 밸런서는 고형의 구조물 형상으로 구성되고, 상기 구동부는 상기 웨이트 밸런서와 일체를 이루는 구동모터로 구성되며, 상기 이송 가이드부는 상기 좌우 날개의 일단으로부터 상기 동체를 가로질러 좌우 날개의 타단으로 연장 형성되는 슬라이드 가이드로 구성되며, 상기 제어부는 상기 슬라이드 가이드 상에서 웨이트 밸런서가 목적하는 지점에 위치하도록 상기 구동모터를 제어하는 리미트 스위치로 구성된다. 상기 웨이트 밸런서는 무인기로부터 투하된 무장의 무게에 대응하는 무게를 가지는 고형의 구조물 형상이고, 상기 리미트 스위치는 슬라이드 가이드 상의 무장장착 지점 및 중앙에 설치되어 웨이트 밸런서와 접촉하면 전기적 신호가 차단되어 구동모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다. 다른 실시예로 (2) 상기 웨이트 밸런서는 공격형 무인기 좌우 날개의 양쪽 무장 장착지점과 중앙부에 제공되는 유체탱크에 선택적으로 저장되는 유체로 구성되고, 상기 구동부는 이송펌프로 구성되고, 상기 이송 가이드부는 상기 유체탱크를 연동하기 위한 이송배관으로 구성되며, 상기 제어부는 상기 유체탱크의 유체의 양을 감지하여 유체펌프를 제어하는 감지센서로 구성된다. 상기 웨이트 밸런서는 무인기로부터 투하된 무장의 무게에 대응하는 무게를 가지는 유체이고, 상기 감지센서는 각각의 유체탱크에 설치되며 유체의 양이 상기 투하된 무장의 무게를 초과하면 유체펌프를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이트 밸런스 장치에 의하면, 웨이트 밸런서가 좌우로 이동함으로써, 무장 투하시 발생하는 날개 불균형을 신속히 해소함으로써 공격용 무인기의 비행 조정 안정성을 유지하는 한편, 기체의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 웨이트 밸런스 장치의 구성 블록도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개략 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개념도를, 도 2는 웨이트 밸런스 장치의 구성 블럭도를 나타낸다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명인 공격용 무인기 날개의 불균형 해소를 위한 웨이트 밸런스 장치는 웨이트 밸런서(200), 구동부(210), 이송 가이드부(220) 및 제어부(230)를 포함한다. 상기 웨이트 밸런스(200)는 평형상태에서 공격용 무인기 동체(100) 중앙부(130a)에 위치하고 불균형 상태에서 공격용 무인기 좌우 날개(110)의 양쪽 단부(130b, 130c))로 이송하게 된다. 상기 구동부는 웨이크 밸런서(200)에 이송할 수 있는 동력을 발생기키며, 상기 이송 가이드부(220)는 웨이크 밸런서(200)의 이송을 안내하기 위한 구성이며, 상기 제어부(230)는 상기 구동부(210)와 전기적으로 연결되어 구동부의 작동을 정지시키기 위한 구성이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개략 구성도이다. 도 3을 참조하면, 상기 웨이트 밸런서(200)는 고형의 구조물 형상(300)으로 구성되고, 상기 구동부(210)는 상기 웨이트 밸런서(200)와 일체를 이루는 구동모터(310)로 구성되며, 상기 이송 가이드부(220)는 상기 좌우 날개(110)의 일단으로부터 상기 동체(100)를 가로질러 좌우 날개의 타단으로 연장 형성되는 슬라이드 가이드(320)로 구성되며, 상기 제어부(230)는 상기 슬라이드 가이드(320) 상에서 웨이트 밸런서가 목적하는 지점에 위치하도록 상기 구동모터(310)를 제어하는 리미트 스위치(330)로 구성된다. 상기 웨이트 밸런서(300)는 무인기의 동체(100)와 날개(110)가 연결되는 전방스파와 후방스파 사이에 탑재되어 웨이트 밸런스 지지판에 결합된다. 상기 웨이트 밸런서(300)는 무인기 좌우 날개에 장착된 무장 중 어느 한쪽의 무장이 투하된 경우 투하된 무장의 위치(301b, 301c)로 이송됨으로써 날개의 균형을 유지하게 된다. 또한 나머지 반대쪽의 무장이 투하되면 다시 동체 중앙부(301a)로 이송하여 날개의 균형을 유지하게 된다. 상기 웨이트 밸런서의 무게(W1')는 한쪽 날개에 장착된 무장의 무게(W1)와 같도록 설계함이 바람직하나, 무인기 좌우 날개측에 설치된 리미트 스위치(330)의 위치에 따라 증감될 수 있다. 상기 구동모터(310)는 지지 러그를 통해 웨이트 밸런서와 볼트 연결되며 구동모터 축에 연결된 구동용 커플링에 볼나사가 축결합되고, 볼나사에는 플랜지형 너트가 결합된다. 상기 구동모터(310)는 무인기 좌우 날개에 장착된 무장 중 한쪽의 무장이 투하되면 곧바로 작동하게 되며, 구동모터 회전에 의하여 웨이트 밸런서(300)를 이송시키게 된다. 한편, 구동모터는 스텝핑 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 구동용 커플링은 회전시 축의 중심축이 흔들려도 웨이트 밸런스를 이송시키는데 마찰이 유발되지 않도록 방지하는 기능을 수행한다. 상기 슬라이드 가이드부(320)는 웨이트 밸런서가 이송시 좌우 흔들림 없이 정확히 직선운동을 할 수 있도록 슬라이드 가이드 샤프트가 포함되고, 마찰을 줄이고 원활하게 상하로 이동할 수 있도록 웨이트 밸런서 지지판에 슬라이드 베어링 부시가 결합된다. 슬라이드 베어링 부시를 대신하여 금속 윤활제 등이 사용될 수 있다. 상기 리미트 스위치(330)는 슬라이드 가이드 상의 무장 장착 지점(301b, 301c) 및 중앙(301a)에 설치되며, 스위치 접촉판이 웨이트 밸런서와 접촉하면 전기적 신호를 차단시켜 구동모터(310)의 작동을 정지시킨다. 리미트 스위치는 인터럽트 방식의 포토커플러나 스위치 등의 소자로 다양하게 구현될 수 있다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이트 밸런스 장치의 개략 구성도이다. 도 4를 참조하면, 상기 웨이트 밸런서(200)는 공격형 무인기 좌우 날개(401)의 양쪽 무장 장착지점(401b,401c)과 중앙부(401a)에 제공되는 유체탱크(402a, 402b, 402c)에 선택적으로 저장되는 유체(400)로 구성되고, 상기 구동부(210)는 이송펌프(410)로 구성되고, 상기 이송 가이드부(220)는 상기 유체탱크(402a 402b, 402c)를 연동하기 위한 이송배관(420)으로 구성되며, 상기 제어부(230)는 상기 유체탱크(402a, 402b, 402c)의 유체(400)의 양을 감지하여 이송펌프(410)를 제어하는 감지센서(430)로 구성된다. 상기 웨이트 밸런서(400)는 무인기 좌우 날개에 장착된 무장(404)이 투하되기 전에는 동체 중앙부에 위치한 유체탱크(402a)에 모두 저장되어 있게 된다. 상기 웨이트 밸런서(400)는 무인기 좌우 날개에 장착된 무장 중 어느 한쪽의 무장이 투하된 경우 투하된 무장의 위치(401b, 401c)로 이송됨으로써 날개의 균형을 유지하게 된다. 또한 나머지 반대쪽의 무장이 투하되면 다시 동체 중앙부(401a)로 이송하여 날개의 균형을 유지하게 된다. 저장된 유체의 양은 무인기 한쪽 날개에 장착된 무장의 무게(W2)에 대응하는 무게(W2')를 갖도록 설계함이 바람직하나, 무인기 좌우 날개측에 설치된 유체탱크(402b, 402c)의 위치에 따라 유체의 양은 증감될 수 있다. 상기 이송펌프(410)는 무인기 좌우 날개에 장착된 무장 중 한쪽의 무장이 투하되면 곧바로 작동하게 되며, 상기 이송배관(410)을 통해 투하된 무장위치에 있는 유체탱크(402b, 402c)로 유체(400)를 이송시킨다. 상기 감지센서(430)는 각각의 유체탱크(402a, 402b, 402c)에 설치되어 저장된 유체의 양을 센싱하며, 저장된 유체의 양이 일정한 무게(W2')를 초과하면 전기적 신호가 차단되어 이송펌프(410)의 작동을 정지시키게 된다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
100 : 동체 110 : 날개
120 : 무장 130a, 130b : 좌우 날개의 양쪽 단부
130a : 동체 중앙부 300 : 웨이트 밸런서
310 : 구동모터 320 : 슬라이드 가이드
330 : 리미트 스위치 400 : 유체 |
