회전익 블레이드, 적어도 둘 이상의 블레이드를 포함하는 로터 및 이 로터를 구현하는 방법{ROTARY WING BLADE, ROTOR COMPRISING AT LEAST TWO OF SUCH BLADES AND METHOD TO IMPLEMENT SUCH A ROTOR}

본 발명은 회전익 로터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헬리콥터뿐만 아니라 이러한 로터에 대한 블레이드에 관한 것이다.

회전익 블레이드는 콜렉티브 피치(collective pitch) 및 사이클릭 피치(cyclic pitch)로 조종된다는 것은 잘 알려져 있다.

상기 콜렉티브 피치는 로터의 회전축에 관하여 모든 블레이드에 대한 영각(incidence)에서 동일하게 되는 위치결정을 통해 헬리콥터가 정지 비행을 하도록 하며, 그런 다음 그의 파이론(pylon)에 대한 구동축으로 요동이 있더라도, 상기 콜렉티브 피치는 수직과 정렬되는 통상의 상승을 발생시키고, 대부분의 헬리콥터는 균형을 잡게 된다.

이와 관련하여, 상기 사이클릭 피치는 방위각의 함수에 따라 각 블레이드에 대한 영각에서의 위치결정을 통해 수직에 대하여 통상의 상승을 기울어지게 하고, 이에 따라 헬리콥터가 이동하도록 한다.

상기 콜렉티브 피치와 사이클릭 피치에 있어서, 로터는 통상적으로 회전 플레이트와 고정 플레이트 및 이 회전 플레이트와 고정 플레이트 간의 베어링 링크를 포함하며, 이 로터의 파이론에 설치되는 사이클릭 플레이트로 칭해지는 메커니즘을 포함한다. 상기 회전 플레이트는 피치 제어 로드에 의해 각 블레이드에 연결되고, 회전 시저(rotating scissors)에 의해 회전 구동된다. 상기 고정 플레이트는 로터의 파이론을 따라 슬라이딩하며, 상기 파이론에 대하여 경사질 수 있다.

이러한 사이클릭 플레이트는 정기적인 유지보수 및 점검을 필요로 하는 매우 많은 수의 기계적 부품들을 포함하는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 사이클릭 플레이트를 제거하고, 블레이드에 이동식 플랩(flap)을 설치하여, 사이클릭 피치가 이 플랩의 연장에 의해 유도되는 비틀림 모멘트(torsion moment)에 의해 발생되는 블레이드의 트위스트에 의해 제어되고, 블레이드의 콜렉티브 피치는 프로펠러의 콜렉티브 피치와 유사하게 또는 블레이드 뿌리(깃뿌리: blade shank)에 배치된 액추에이터에 얻어지는 것을 이미 고려되었다.

그러나 이러한 이동식 플랩 또한 정교하고 마찰 감응 기계적 어셈블리들을 이용하는 것을 필요로 한다.

본 발명은 아래에서 설명되는 바와 같이 어떠한 사이클릭 플레이트를 포함하지 않는 로터, 더욱 상세하게는 헬리콥터의 회전익 그리고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 구현 방법을 포함한다.

본 발명에 따르면, 진동수(Ω)의 로터(RO)의 허브(M)를 중심으로 회전하는 날개의 블레이드(P)로서, 상기 허브에 대한 고정부(B)와 공기역학부(B)를 포함하고, 다른 뒤틀림 모드(distorsion modes), 보다 상세하게는 상기 스팬(E)의 둘레에서 그의 비틀림 강성의 함수로 되는 그의 자체 진동수를 갖고 그 스팬(E) 둘레에서 비틀림 모드를 구비하는, 공지된 회전 방위각의 스팬(span)(E)의 상기 블레이드(P)에 있어서, 상기 블레이드는 대략 그의 스팬(E) 둘레에서 상기 로터의 적어도 회전 진동수(Ω)에서 그 블레이드의 회전 방위각과 동시에 실시간으로 즉 상기 허브를 중심으로 회전하는 동안 작동할 수 있는 동적 트위스트 수단을 포함하여, 이 동적 트위스트 수단은 사이클릭 플레이트가 없더라도 사이클릭 피치를 발생시킬 수 있고; 대략 그의 스팬(E) 둘레에서 원심력하에서 나타나는 그의 비틀림 강성(torsion stiffness)은, 비틀림 공진을 통해 상기 블레이드의 동적 트위스트가 사이클릭 피치(cyclic pitch)를 발생하는데 요구되는 에너지를 최소화할 수 있도록 하기 위하여, 상기 블레이드의 자유 단의 수직 단면에서 상기 동적 트위스트 수단으로 하여금 다이빙(diving) 또는 스톨링(stalling)에 따라 시위(chord)에 대하여 적어도 14°의 탄성동적 트위스트각(v)을 얻도록 충분히 낮은 반면, 그의 스팬의 둘레에서 블레이드의 자체 비틀림 진동수가 로터의 회전 진동수(Ω)와 동일하도록 충분히 높게 유지되며, 원심력하에서 그의 감폭 인자(damping factor)는 엄격히 포지티브(positive)로 되어 상기 다른 모드들에서의 공진 일탈(resonance divergence)을 방지하는 것을 특징으로 한다.

기계적 부분에 대한 소정 진폭을 갖는 트위스트 각도를 얻기 위하여, 비틀림 액추에이터의 파워를 조정하게 구성되는 제1의 방법 및 상기 기계적 부분의 강성을 조절하게 구성되는 제2의 방법을 활용할 수 있다는 것은 해당 기술분야의 당업자에게는 잘 알려져 있음을 알 수 있다. 본 발명에서 구현되는 해결책은 사이클릭 피치를 달성하기 위하여, 액추에이터의 중량을 제한하기 위해 해당 기술의 상태에서보다 비틀림에서 작은 강성으로 되면서 스톨링(stalling) 또는 다이빙(diving)에 따라 적어도 14°의 이용가능한 트위스트 진폭을 구비하는 블레이드를 이용하는 이들 두 방법을 조합하여 구성된다. 해당 기술의 상태에서, 이러한 블레이드로서 기계적 부분의 비틀림 강성을 감소시키기 위한 다른 수단이 공지되어 있는데, 블레이드의 쉘을 길이방향으로 나눌 수 있거나(FR 2,924,681에서 공개된 동일한 출원인의 특허 출원으로서) 보다 낮은 비틀림 강성을 갖는 구조적 충전 또는 코팅 재료를 이용할 수 있다.

또한, 해당 기술 분야의 당업자는 절대적으로 포지티브의 블레이드 감폭 인자를 얻기 위한 어떠한 기계적 수단으로서 다른 수단을 알 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면 블레이드의 구조에 예로 블레이드 몸체에 고무 받침대와 같이 10%보다 큰 감폭 인자를 갖는 재료가 부가되어 구성되는 소극적인 방법; 또는 진동의 능동적인 제어를 위한 적극적인 방법이 있음을 알 수 있다.

또한, 상기 블레이드의 재료 및 구조는 다이빙 또는 스톨링에 따라 적어도 14°의 진폭을 갖는 트위스트를 견뎌낼 수 있도록 선택되고, 그의 탄성 뒤틀림 필드를 유지하면서 로터의 최대 회전 진동수의 몇 배만큼 크게 될 수 있는 진동수에서 반복되는 것(진동의 능동적인 제어를 달성하기 위한 트위스트의 다중-사이클릭 제어의 경우)임을 알 수 있다.

그러므로 본 발명으로 인하여, 회전익 로터는 보다 구체적으로는 헬리콥터에 대하여 작은 에너지를 갖고 사이클릭 피치에서의 제어가 용이하고, 사이클릭 플레이트가 생략되도록 할 수 있으며, 비트(beat)와 비틀림 모드 간의 어떠한 결합을 방지하는 것을 얻게 된다.

상기 블레이드의 유연성은 고정체의 유연성이나, 공기역학부의 유연성 또는 이들 모두의 유연성으로부터 도출될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 알려져 있는 바와 같이, 상기 블레이드 각각이 짧은 고정부를 통해 로터의 허브에 연결된 공기역학부(공기역학적으로 능동적인 피치 변화를 갖는)로 주로 구성될 때, 자체 비틀림 진동수(전체로서)는 상기 공기역학부 또는 상기 고정부의 강성 계수의 조합을 통해 이루어질 수 있다. 이러한 조합은 상응하는 액추에이터가 다중 사이클릭 모드에 이용되기 위한 충분한 비틀림 각도 범위를 유용하게 이용할 수 있도록 할 수 있다.

바람직하게, 제2 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 실시 예에 따른 블레이드이며, 상기 고정부는 상기 공기역학부(A)의 나타나는 비틀림 강성(apparent torsion stiffness)보다 10 내지 100의 나타나는 비틀림 강성을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제3 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 두 실시 예들 중 하나에 따른 블레이드이며,

- 그의 구성은 합성 재료로 이루어지고;

- 그의 코팅은 단방향성이고, 이러한 코팅의 방향은 블레이드의 스팬과 실질적으로 0°로 동일한 각도를 형성하여 그의 스팬 둘레에서 블레이드의 최소 비틀림 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제4 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 세 실시 예들 중 하나에 따른 블레이드이며, 상기 공기역학부에는 그 날개 바닥 면 또는 상면 중 하나에 길이방향 슬릿이 제공되며, 제1 날개보와, 제2 날개보, 쉘(shell) 및 상기 쉘에 대한 충전 재료를 포함하되,

- 상기 제1 날개보는 앞전(leading edge) 및 인접하는 그의 바닥부와 상부를 형성하고, 상기 슬릿의 전방 에지를 형성하는 장방향 가로 측을 구비하고;

- 상기 제2 날개보는 상기 슬릿에 의해 상기 제1 날개보와 분리되고, 상기 슬릿의 후방 에지를 형성하는 장방향 가로 측을 구비하고;

- 상기 쉘은 상기 블레이드의 바닥면과 상면 그리고 상기 슬릿으로서의 장방향 슬릿을 형성하고, 상기 제1 및 제2 날개보를 둘러싸면서 이와 일체로 되고;

- 상기 동적 비틀림 수단은 상기 슬릿의 에지들 간에 상대적인 슬라이딩을 발생시킬 수 있는 동적 트위스트 액추에이터를 포함하며;

- 상기 쉘은 상기 블레이드의 스팬과 실질적으로 0°에 동일한 각도를 형성하도록 배열된 적어도 대부분의 섬유를 갖는 섬유-수지 합성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제5 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 실시 예에 따른 블레이드이며, 상기 슬릿 양측의 슬릿 부근에서, 상기 쉘은 상기 제1 및 제2 날개보와 견고하게 일체로 되고, 상기 슬릿의 부근 외측에서 상기 쉘은 엘라스토머와 같이 10%보다 큰 감폭 인자를 갖는 탄성 재료로 이루어지고 상기 쉘과 상기 블레이드의 나머지 사이에서 연속되게 또는 불연속되게 분포되는 링크(link)를 통해 상기 블레이드의 나머지에 연결되는 것을 특징으로 한다.

그러므로 상기 슬릿 부근 외측에서, (연속하거나 도는 별개의) 링크는 낮은 탄성률을 갖고 달성되며, 적용된 감폭(damping)은

- 상기 비트(beat) 및 드레그(drag) 강성을 유지하면서 비틀림 강성을 현저히 감소시키도록 할 수 있고,

- 회전 진동수에 상대적으로 가까운 블레이드의 제1 자체 비틀림 모드의 진동수를 최소화시킬 수 있으며,

- 이러한 비틀림 모드의 완화를 얻을 수 있도록 하여, 상기 제1 비트 및 드래그 모드와의 선택적 결합은 불안정한 공기역학적 결합이 되지 않도록 한다.

한편, 상기 슬릿의 부근에서, 예를 들면 접착을 통한 경직된(딱딱한) 링크는 블레이드의 용이한 트위스트를 할 수 있도록 하는 액추에이터의 운동의 양호한 전달을 확보한다.

바람직하게, 제6 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제4 또는 제5 실시 예에 따른 블레이드이며, 상기 충전 재료는 반-강성 폼(foam)에 대한 스티프(stiff)인 것을 특징으로 한다.

한편, 반-강성 재료에 대한 이 스티프는 블레이드의 진동 필터링(상기 뒤틀림 모드)을 증가시킬 수 있다.

바람직하게, 제7 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제4 내지 제6 실시 예 중 하나에 따른 블레이드이며, 상기 블레이드의 자체 뒤틀림 진동수를 감폭할 수 있는, 예를 들면 엘라스토머와 같이 10%보다 큰 감폭 인자를 갖는 탄성재 스트립을 더 포함하며; 상기 스트립은 상기 슬릿을 커버하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제8 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제4 내지 제7 실시 예 중 하나에 따른 블레이드이며, 상기 동적 트위스트 액추에이터(17)는 블레이드의 자유 단에 배치되어 그의 설치 및 보수유지를 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.

각 블레이드에서, 관련 액추에이터는 전기, 기계 또는 유압으로 될 수 있다. 그러나 바람직하게 WO 2009/103865에서 제안된 액추에이터와 유사한 압전 방식으로 이루어진다.

어떤 그의 특성이라도, 상기 액추에이터는 블레이드의 공기역학부를 따라 또는 그의 고정부에 배치될 수 있다.

그러나 바람직하게 각 블레이드에서, 상기 액추에이터는 그의 자유 단에 배치되어 그의 설치 및 유지보수를 용이하게 한다.

또한, 각 블레이드의 프로파일(profile)은 보다 구체적으로 경사(incidence)의 함수 및 블레이드의 나타나는 강성의 함수로서 적용되는(또는 제어도 되는) 것이 유용하다.

바람직하게, 제9 실시 예에 따르면, 상기 동적 트위스트 수단은, 로터의 회전 진동수의 다중 진동수에서 상기 블레이드의 회전 방위각과 동시에, 상기 회전 진동수의 이들 동일한 다중 진동수에서의 다른 뒤틀림 모드들의 최대 진폭과 절대값에서 적어도 동일한 탄성동적 트위스트 각도의 진폭을 얻을 수 있도록 치수화되어(dimension), 진동의 다중 사이클릭(multicyclic) 능동 제어를 실행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제10 실시 예에 따르면, 본 발명은 제1 내지 제9 실시 예에 따른 블레이드이며, 상기 허브에 대한 고정부는 그의 스팬 둘레에서 원심력하에서 상기 허브를 중심으로 회전하는 동안 종속시킬 수 있는 실질적으로 상기 로터의 회전 진동수에서의 그의 자체 비틀림 진동수를 점진적으로 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제11 실시 예에 따르면, 본 발명은 제10 실시 예에 따른 블레이드이며, 그의 자체 진동수를 점진적으로 제어하기 위한 상기 수단은 상기 자체 진동수를 조절하면서 대략 그의 스팬 둘레에서 그의 고정부의 원심력하에서 나타나는 비틀림 강성(torsion stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제12 실시 예에 따르면, 본 발명은 낮은 회전 진동수와 높은 회전 진동수 사이에 포함되는 회전 진동수에서 그의 허브를 중심으로 회전익이 회전하는 로터로서, 공지된 회전 방위각을 가지며 앞의 실시 예들 중 하나에 따른 적어도 두 개의 블레이드를 포함하는 상기 로터에 있어서,

- 사이클릭 플레이트가 없더라도, 상기 블레이드의 회전 동안 이들의 회전 방위각과 동시에, 상기 회전 진동수와 적어도 동일한 진동수에서 상기 블레이드 각각에 대한 사이클릭 피치를 실시간으로 제어할 수 있는, 상기 블레이드 각각의 동적 트위스트 수단을 제어하기 위한 수단;

- 그의 스팬 둘레에서 원심력하에서 회전하는 동안, 실질적으로 상기 로터의 회전 진동수에서의 각각의 자체 비틀림 진동수를 종속시킬 수 있고, 그 자체 비틀림 진동수를 점진적으로 제어하여, 동적 트위스트를 통해 사이클릭 피치를 발생시키는데 요구되는 파워를 최소화하기 위하여 이들 스팬 둘레에서 비틀림 공진의 효과를 취하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제13 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제12 실시 예에 따른 로터이며, 상기 동적 트위스트 수단을 제어하기 위한 상기 수단은 사이클릭 플레이트 없이도, 상기 로터의 회전 동안 상기 블레이드의 콜렉티브 피치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제14 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제12 및 제13 실시 예에 따른 로터이며, 상기 자체 비틀림 진동수를 점진적으로 제어하기 위한 상기 수단은, 그의 스팬 둘레에서 원심력하에서, 상기 로터의 낮은 회전 진동수에 상응하는 최소값과 상기 로터의 높은 회전 진동수에 상응하는 최대값 사이에서 상기 블레이드 각각의 상기 자체 비틀림 진동수를 조정할 수 있으며, 상기 수단은 예를 들면 상기 수단에 의해 강성화되지 않는 각 블레이드의 상기 강성에 상응하는 최소값과 상기 블레이드 각각의 공기역학부의 강성에 상응하는 최대값 사이에서 원심력하에서 나타나는 그의 스팬 둘레에서의 블레이드 각각의 비틀림 강성의 조절을 허용하는 제2 내지 제10 실시 예 중 어느 하나에 따른 각 블레이드의 고정부를 강성화하기 위한 수단인 것을 특징 으로 한다.

바람직하게, 제15 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제12 내지 제14 실시 예에 따른 로터이며, 상기 제어 수단의 고장의 경우에서, 상기 블레이드 각각의 비틀림 원심력하에서의 상기 자체 진동수가 이들 공기역학부의 원심력하에서의 자체 비틀림 진동수에 동일한 것을 상기 블레이드 각각에 대하여 부과할 수 있어, 상기 블레이드의 어떠한 비틀림 공진 일탈을 방지할 수 있는 자발 작동 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제16 실시 예에 따르면, 본 발명은 낮은 회전 진동수와 높은 회전 진동수의 범위에 있는 회전 진동수를 갖는, 로터의 허브를 중심으로 회전하는 날개의 적어도 하나의 블레이드에 대한 동적 트위스트 방법으로서, 상기 블레이드는 공지된 방위각을 가지며, 상기 허브에 대한 고정부 및 공기역학부를 구비하며, 구체적으로 상기 스팬 둘레에서 그의 비틀림 강성의 함수로서 자체 진동수를 갖는 그의 스팬 둘레에서의 비틀림의 모드인 다른 비틀림 모드들을 갖는 블레이드에 대한 동적 트위스트 방법에 있어서,

- 상기 로터의 회전 진동수와 적어도 동일한 진동수에서, 상기 블레이드의 회전 동안 그리고 상기 블레이드 각각의 회전 방위각과 동시에, 다이빙(diving) 또는 스톨링(stalling)에 따라 상기 블레이드 각각의 자유 단의 수직 평면에서의 적어도 14°의 시위(chord)의 탄성동적 트위스트각을 동적 트위스트 수단에 의해 실시간으로, 사이클릭 플레이트가 없더라도 상기 동적 트위스트 수단이 사이클릭 피치를 발생할 수 있도록 제어하고;

- 각 블레이드의 스팬(E)의 대략 둘레에서 원심력하에서 나타나는 자체 비틀림 진동수를 상기 수단을 이용하여, 상기 로터의 회전 진동수와 실질적으로 동일하고 그 결과 상기 탄성동적 트위스트가 비틀림 공진을 통해 최소한의 파워를 갖고 달성될 수 있도록 제어하며;

- 상기 각 블레이드의 다른 뒤틀림 모드들의 자체 진동수를 필터링(fitering)하여 어떠한 공진 일탈을 방지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제17 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제16 실시 예에 따른 방법이며, 상기 동적 트위스트 수단의 제어는 상기 로터의 회전 진동수의 다중 진동수에서, 이들의 사이클릭 피치를 제어하는 것에 부가하여 상기 블레이드의 다른 뒤틀림 모드들을 능동적으로 제어하기 위한 다중사이클릭(multicyclic)인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 제18 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제16 및 제17 실시 예 중 하나에 따른 방법이며, 상기 동적 트위스트 수단의 제어는 이들의 사이클릭 피치를 제어하는 것에 부가하여 상기 블레이드의 콜렉티브 피치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제19 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제16 내지 제18 실시 예중 하나에 따른 방법이며, 대략 그의 스팬 둘레에서 원심력하에서 나타나는 상기 블레이드 각각의 자체 비틀림 진동수의 제어는 대략 그의 스팬 둘레에서 원심력하에서 나타나는 상기 블레이드 각각의 고정부의 비틀림 강성을 점진적으로 제어하는 것을 통해 얻어지고, 상기 상응하는 공기역학부보다 유연한 상기 고정부는 그의 스팬 둘레에서 상기 공기역학부의 상기 나타나는 비틀림 강성과 동일한 최대값까지 강성화될 수 있는 특징으로 한다.

본 발명의 제20 실시 예에 따르면, 본 발명은 앞의 제16 및 제17 실시 예 중 한아에 따른 방법이며, 상기 제어 수단의 고장의 경우에, 그의 스팬 둘레에서 상기 블레이드 각각의 원심 토션력하에서의 자체 진동수가 원심력하에서 그의 스팬 둘레에서 이들의 공기역학부의 자체 비틀림 진동수와 동일하게 되도록 하여, 상기 블레이드의 어떠한 비틀림 공진 일탈을 방지하는 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면들은 본 발명이 어떻게 구현될 수 있는지를 더욱 명확히 설명한다. 이들 도면에서, 동일 참조부호는 동일 구성요소에 관한 것이다.

도 1은 헬리콥터의 회전익 로터를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 헬리콥터의 회전익 로터의 블레이드를 바닥면 측으로부터 본 사시도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 도 2의 블레이드를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4는 도 2의 블레이드의 단부를 상면 측으로부터 바라본 분해 확대 사시도.
도 5는 도 4에 나타낸 블레이드 단부 액추에이터에 의해 발생되는 도 2의 블레이드의 트위스트를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 로터의 각 블레이드의 자체 비틀림 진동수를 점진적으로 조절할 수 있는 제어 수단을 개략적으로 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 제어 수단의 동작을 개략적으로 나타내는 단면도로서, 각각 최대 자체 비틀림 진동수에서의 록킹에 상응하는 위치(7a) 및 최소 자체 비틀림 진동수에서의 언록킹에 상응하는 위치(7b)에 있는 것을 나타내는 단면도.

도 1에 개략적으로 나타낸 헬리콥터의 회전익 로터(RO)는 메인 기어박스(미도시)에 의해 축(ZZ)을 중심으로 회전 구동되는 허브(M) 및 고정 장치(L)를 통해 상기 허브(M)에 가로로 연결되는 블레이드(P)를 포함한다. 그러므로 상기 블레이드(P)는 허브(M)의 회전수(Ω)에서 축(ZZ)을 중심으로 회전할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 블레이드(P)는 공기역학부(aerodynamic part)(A) 및 상기 공기역학부(A)보다 짧은 고정부(fastening part)(B)를 포함한다.

예를 들면, 크로스-형태(cross-shaped)의 단면을 갖는 상기 고정부(B)는 블레이드(P)를 허브(M)에 고정하기 위한 고정 장치(L)와 협력한다.

상기 공기역학부(A)는 전방에 앞전(leading edge)(4)이 형성되고 후방에 뒷전(trailing edge)(5)이 형성되는 상면(2)과 바닥면(3)을 포함한다.

상기 앞전(4) 근방에서(도 3 참조), 상기 바닥면(3)은 상기 공기역학부(A)를 상기 앞전(4)을 포함하는 전방 장방향부(A1)와 상기 뒷전(5)을 포함하는 후방 장방향부(A2)로 길이방향으로 나누는(스팬(span)(E)를 따라) 장방향 슬릿(6)에 의해 컷팅된다. 한편, 상기 전방 장방향부(A1)와 후방 장방향부(A2)는 상면(2)에 걸쳐서 연속되게 일체로 형성된다.

도 3에 나타낸 실시 예에서, 상기 공기역학부(A)는 앞전 날개보(leading edge spar)(7), 바닥면 날개보(bottom surface spar)(9), 리지 날개보(ridge spar)(10), 쉘(shell)(11), 충전 재료(12) 및 스트립(strip)(13)을 포함한다.

상기 앞전 날개보(7)는 상면(2)과 이 상면에 인접하는 바닥면(3)의 일부들에서 앞전(4)을 형성하며, 이러한 앞전 날개보(7)는 섬유-수지 합성 재료(예를 들면, 글래스-에폭시 또는 카본-에폭시)로 이루어질 수 있으며, 가능한 앞전(4)을 따라 연장되는 평형용 무게추(ballast mass)(8)를 포함한다.

상기 바닥면 날개보(9)는 바닥면 장방형 슬릿(6)에 의해 앞전 날개보(7)와 분리되며, 상기 바닥면 장방형 슬릿(6)의 전방 에지(edge)(6A)는 앞전 날개보(7)의 길이방향 가로 측에 의해 형성되는 반면, 상기 장방형 슬릿(6)의 후방 에지(6R)는 바닥면 날개보(9)의 길이방향 가로 측에 의해 형성된다. 또한, 상기 바닥면 날개보는 섬유-수지 합성 재료로 이루어질 수 있다.

상기 리지 날개보(10)는 뒷전(5)을 형성하며, 예를 들면 섬유-수지 합성 재료로 이루어진다.

상기 쉘(11)은 상면(2)과 하면(3)(슬릿(6)에 의해 단절됨)을 형성하고, 일제히 서로 일체로 되는 상기 날개보들(7, 9, 10)을 둘러싼다.

상기 충전 재료(12)는 상기 날개보들(7, 9, 10) 사이에서 상기 쉘(11)에 충전되는, 예를 들면 낮은 탄성률을 갖는 딱딱한 폼(foam)(예를 들면, 폴리우레탄)이다.

상기 스트립(13)은 낮은 탄성률을 갖는 엘라스토머 재료(elastomer material)로 이루어지고, 상기 슬릿(6)을 막으며, 그 슬릿의 에지(6A, 6R)와 일체로 이루어진다.

상기 쉘(11)은 섬유-수지 재료(예를 들면, 탄소섬유)로 이루어지고, 이 섬유(f1)는 블레이드의 공기역학부에 대하여 길이방향으로, 즉 스팬(E)을 따라 정렬된다. 가능한 상기 쉘은 상기 스팬에 직교하는 섬유(f2)를 포함할 수 있지만, 상기 스팬에 경사지게 되는 어떠한 섬유도 포함하지 않는다(도 5에 나타낸 쉘(11)의 절취도 참조).

또한, 상기 슬릿(6)에 인접하고 상기 슬릿의 두 부분으로 연장하는 영역(14)에서, 상기 쉘(11)은 상기 앞전 날개보(7) 및 상기 바닥면 날개보(9)와 견고하게 일체(예를 들면, 접착)로 된다. 이에 반하여, 상기 영역(14) 외측에서, 상기 쉘(11)은 날개보들(7, 9, 10)에 연결되고, 낮은 탄성률을 갖는 완충 재료의 연결층에 의해 충전 재료(12)에 연결된다. 이 연결층(명확성을 위하여 도면에는 도시되지 않음)은 연속되거나 연속되지 않을 수 있으며, 엘라스토머 재료로 형성될 수 있다.

결과적으로, 상기 스팬(E) 둘레에서 비틀림(torsion)에 있어서 덜 엄격한 공기역학부(A)가 얻어지는 반면, 일측인 앞전 날개보(7) 및 바닥면 날개보(9)와 타측인 상기 쉘(11) 사이에서 슬릿(6) 둘레에 위치되는 부위는 완전한 견고성을 갖는다. 스팬의 둘레에서의 비틀림에 있어서 상기 공기역학부(A)보다 보다 덜 엄격하게 되는 고정부(B)를 선택함으로써(예를 들면, 10 내지 100배 낮게), 상기 블레이드(P)는 블레이드 뿌리(깃뿌리), 즉 블레이드의 자유 단(16) 측(15)에서 발생하는 비틀림, 적어도 14°의 탄성동적 트위스트각(v)을 지탱할 수 있다.

또한, 상기 블레이드(P)의 자유 단(16)에서, 상기 공기역학부(A)의 연장부로 액추에이터(17)가 삽입된다(도 4 참조). 상기 액추에이터(17)는 압전기이며, 이에 관하여 참조되는 유럽특허 1,788,646에서 제안된 액추에이터와 유사하다. 상기 압전기 액추에이터(17)가 공기역학부(A)의 끝 부분에 고정될 때, 블레이드의 시위(chord)(PC)의 평면에 적어도 부분적으로 위치된다. 제거가능한 후드(hood)(18)는 이 압전기 액추에이터(17)와 블레이드의 단부 측(15)을 둘러싸 보호한다.

상기 압전기 액추에이터(17)는 전단 작용을 인가하며, 그 액추에이터에 전류가 공급될 때 서로에 대하여 슬라이딩하는 두 개의 면(19, 20)을 포함한다. 결합부(21)을 통하여, 상기 면(19)은 앞전 날개보(7)와 일체로 형성되고, 상기 면(20)은 바닥면 날개보(9)와 일체로 형성된다.

이와 같은 방식으로, 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 액추에이터(17)에 전류가 인가될 때, 두 면(19, 20) 사이에서 슬라이딩(d)이 발생하고, 이러한 슬라이딩은 스팬을 따라 지향되며 서로 이동하는 날개보(7, 9)로 전달된다. 그러므로 상기 전방부(A1)와 후방부(A2) 간에 상대 운동이 발생하게 되고(도 5에서 화살표 22, 23으로 개략적으로 나타냄), 상기 쉘(11)의 좌굴(buckling)은 상기 시위(PC)의 평면에 배치되고 상기 스팬(E)을 따라 지향되는 비틀림 축(TT) 둘레에서 블레이드(P)의 토션 뒤틀림(torsion distortion)을 도모하게 된다. 분명하게, 상기 스트립(13)은 전단 뒤틀림(shear distortion)을 받게 된다(도 5 참조).

도 6에서는, 블레이드가 로터(RO)의 축(ZZ)을 중심으로 회동할 수 있도록 블레이드(P)에 대한 고정 장치(L)에 대한 예시적 실시 예를 개략적으로 나타내고 있다. 이 예시적 실시 예에서, 상기 고정 장치(L)는 블레이드 허브(24), 플랜지(또는 플랜지부(25), 견고한 슬리브(또는 슬리브부)(27) 및 적어도 하나의 장치(31)를 포함한다.

상기 블레이드 허브(24)는 어떤 공지의 수단(미도시)에 의해 로터(RO)의 허브(M)에 일체로 이루어진다.

상기 플랜지(또는 플랜지부)(25)는 일측의 블레이드 허브(24)와 타측의 블레이드(P)의 고정부(B)의 일체형 단부(26)와 함께 일체로 회전한다.

상기 견고한 슬리브(sleeve)(27)는 큰 플레이(big play)를 갖고 상기 고정부(B)를 둘러싸고, 상기 슬리브(27)는 일측에서 플랜지(25)에 대향하게 배치되는 플랜지(또는 플랜지부)(28)를 포함하며, 상기 슬리브는 타측에서 공기역학부(A)와 고정부(B) 간의 전환부(transition)를 이루는 블레이드부(30)와 고정 수단(29)을 통해 일체로 이루어진다.

상기 적어도 하나의 장치(31)는 플랜지들(25, 28) 간의 압력을 점진적으로 변화시킬 수 있다.

도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 약간의 탄성 뒤틀림을 제공할 수 있는 상기 플랜지들(25, 28)의 주변부들(25A, 25B)은 상기 장치(31)의 이동식 요크(32) 내측에 배치되고, 이들 사이에 개재되는 탄성 블록(33)을 통해 상호 접촉하게 된다.

상기 주변부들(25A, 25B)은 일측에서 스프링(34)의 작용을 받게 되고, 타측에서는 조절가능한 캠(cam)(35)의 작용을 받게 되며, 상기 스프링(34)과 캠은 주변부들(25A, 25B)에 상호반작용을 인가하도록 이동식 요크(32)에 위치된다.

상기 캠(35)은 요크(35)에 설치된 축(36)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 화살표 F로 나타내는 액추에이터의 제어하에서 상기 축을 중심으로 회동할 수 있다.

리턴 스프링(37)은 캠 액추에이터(F)가 고장인 경우에 도 7a의 위치로 캠(35)이 복귀되도록 할 수 있다.

도 7a에 나타낸 상태에서, 상기 캠은 스프링(34)을 누름으로써 상기 주변부들(25A, 25B)을 누리고, 이에 따라 플랜지들(25, 28) 사이에 가해지는 압력은 크다. 이러한 경우에서, 상기 슬리브(27)는 블레이드 허브(24)와 일체로 이루어지고, 상기 트위스트 액추에이터(17)는 블레이드 고정부(B)로 어떠한 작용도 인가할 수 없으며, 단지 상기 공기역학부(A)만이 비틀림될 수 있다. 물론, 상기 블레이드(P)의 자체 비틀림 진동수(frequency)는 최대이고, 상기 공기역학부(A)의 비틀림 진동수와 동일하게 되는 결과를 가져온다.

이에 대하여, 도 7b에 나타낸 상태에서, 상기 스프링(34)은 확장되고, 상기 캠(35)에 대하여 주변부들(25A, 25B)을 누르며, 이에 따라 상기 플랜지부들(25, 28) 간의 압력은 거의 없다시피 약해진다. 그러므로 상기 슬리브(27)는 블레이드 허브(24)로부터 연결해제되고, 상기 트위스트 액추에이터(17)는 그의 작용을 블레이드의 전체 부분(A, B)에 인가할 수 있다. 상기 블레이드(P)의 자체 비틀림 진동수는 최소로 된다.

물론, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 위치들 사이에서 그의 축(36)을 중심으로 캠(35)의 회전 제어를 통해, 부분(A, B)을 포함하는 전체 블레이드의 자체 비틀림 진동수 및 단일 공기역학부(A)의 자체 비틀림 진동수에 상응하는 최대값을 두 방향으로 점진적으로 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 액추에이터(F) 또는 상기 액추에이터(17)의 고장의 경우에, 예를 들면 전기공급 문제로 인하여 또는 심하면 블레이드 비틀림 현상에서의 일탈의 경우에서, 상기 리턴 스프링(37)은 최대 자체 비틀림 진동수에 상응하는 도 7a의 상태로 다시 되도록 오도록 한다.