KR101737751B1 - 비행체를 위한 경로 기반 전력 발생 제어 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 기술된 방법들 및 시스템들은 비행체를 위한 전력 발생 제어와 관련된다. 예시적 방법은 전력을 발생하기 위해 비행체를 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 제1 비행 경로는 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로를 포함할 수 있다. 비행체가 측풍-비행 방향에 있는 동안, 방법은 비행체에 의해 발생되고 있는 전력을 감소시키도록 결정하는 단계, 및 이 결정에 응답하여 제2 비행 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 비행 경로는 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다. 결정될 때, 비행체는 실질적으로 제2 비행 경로를 따라 작동할 수 있다.

Description

비행체를 위한 경로 기반 전력 발생 제어{PATH BASED POWER GENERATION CONTROL FOR AN AERIAL VEHICLE}
본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 이 섹션에서 설명되는 내용은 본 명세서의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션 내의 포함에 의해 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.
전력 발생 시스템들은 화학 및/또는 기계적 에너지(예를 들어, 운동 에너지)를 유틸리티 시스템들과 같은 다양한 애플리케이션들을 위한 전기 에너지로 변환할 수 있다. 일례로서, 풍력 에너지 시스템은 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
측풍-비행 방향에서 작동하는 비행체의 전력 발생을 관리하기 위한 방법들 및 시스템들이 본 명세서에서 기술된다. 유리하게, 본 명세서에 기술되는 실시예들은 비행체가 작동할 때 이것에 의해 발생되는 전력을 빨리 감소시킴으로써 비행체의 컴포넌트의 과열을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술되는 실시예는 비행체가 측풍 비행에서 작동할 때 전력 출력에서의 변동을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
일 양태에서, 방법은 전력을 발생하기 위해 비행체를 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 제1 비행 경로는 테더에 의해 제한될 수 있고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의한다. 비행체는 테더를 통해 지상국에 결합될 수 있다. 제1 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있고, 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 비행체가 측풍-비행 방향에 있는 동안, 비행체에 의해 발생되고 있는 전력을 감소시키도록 결정하는 단계, 및 이 결정에 응답하여 상이한 제2 비행 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 상이한 제2 비행 경로는 해당 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다. 제2 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있다. 방법은 비행체를 실질적으로 제2 비행 경로를 따라 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 시스템은 지상국에 결합되는 테더, 비행체 및 제어국을 포함할 수 있다. 비행체는 테더에 결합될 수 있다. 비행체는 전력을 발생하기 위해 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동하도록 구성될 수 있다. 제1 비행 경로는 테더에 의해 제한될 수 있고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의한다. 제1 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있고, 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 비행체에 의해 발생되고 있는 전력을 감소시키도록 결정하고, 이 결정에 응답하여 상이한 제2 비행 경로를 결정하도록 구성될 수 있고, 상이한 제2 비행 경로는 해당 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다. 제2 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있다. 제어 시스템은 비행체가 실질적으로 제2 비행 경로를 따라 작동하게 하도록 더 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템은 지상국에 결합되는 테더, 테더에 결합되는 비행체 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 비행체는 전력을 발생하기 위해 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동하도록 구성될 수 있다. 제1 비행 경로는 테더에 의해 제한될 수 있으며, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의한다. 제1 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있고, 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 비행체에 의해 발생되는 전력이 비행체의 정격 전력(rated power)보다 큰지를 결정하도록 구성될 수 있다. 비행체의 정격 전력은 비행체의 최대 전력을 정의할 수 있다. 제어 시스템은 또한, 결정에 응답하여 상이한 제2 비행 경로를 결정하도록 구성될 수 있으며, 상이한 제2 비행 경로는 해당 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다. 제2 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템은 전력을 발생하기 위해 비행체를 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 제1 비행 경로는 테더에 의해 제한될 수 있으며, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의한다. 비행체는 테더를 통해 지상국에 결합될 수 있다. 제1 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있고, 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로를 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 비행체가 측풍-비행 방향에 있는 동안, 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시키도록 결정하고, 이 결정에 응답하여 상이한 제2 비행 경로를 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 상이한 제2 비행 경로는 해당 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다. 제2 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있다. 시스템은 실질적으로 제2 비행 경로를 따라 비행체를 작동시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
이들뿐만 아니라 다른 양태들, 장점들, 및 대안들이 적절한 경우에 첨부 도면들을 참조하여 아래의 상세한 설명을 검토함으로써 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 공중 풍력 터빈(Airborne Wind Turbine)(AWT)를 도시한다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 AWT의 컴포넌트들을 예시하는 간략 블록도이다.
도 3a 및 3b는 예시적 실시예에 따르는, 선회 비행에서 측풍 비행으로 천이하는 비행체의 예를 도시한다.
도 3c는 예시적 실시예에 따르는, 테더 구 내에서 선회 비행에서 측풍 비행으로 천이하는 비행체의 예를 도시한다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 예시적 실시예에 따르는, 제1 비행 경로에서 제2 비행 경로로 천이하는 비행체의 예를 도시한다.
예시적 방법들 및 시스템들이 본 명세서에서 기술된다. 단어 "예시적"은 본 명세서에서 "예, 사례 또는 예시로서 역할을 하는" 것을 의미하도록 사용됨을 이해해야 한다. "전형적" 또는 "예시적"인 것으로 본 명세서에 설명되는 임의의 실시예 또는 특징은 반드시 다른 실시예들 또는 특징들에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 보다 일반적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들은 제한적인 것을 의미하지 않는다. 개시된 방법들 및 시스템들의 소정 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고 결합될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 쉽게 이해할 것이다.
Ⅰ. 개요
예시적 실시예들은 비행체들에 관한 것으로, 공중 풍력 터빈(AWT)과 같은 풍력 에너지 시스템에 사용될 수 있다. 특히, 예시적 실시예들은 운동 에너지의 전기 에너지로의 변환을 용이하게 하는, 소정 비행 모드들 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이거나 이들의 형태를 취할 수 있다.
배경으로서, AWT는 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해, 예를 들어 실질적인 원형 경로와 같은 경로에서 비행하는 비행체를 포함할 수 있다. 예시적 구현에서, 비행체는 테더를 통해 지상국에 연결될 수 있다. 테더링되는(tethered) 동안, 비행체는, (i) 고도의 범위에서 실질적으로 경로에 따라 비행하고, 지상으로 복귀하며, (ⅱ) 전기 에너지를 테더를 통해 지상국에 전송할 수 있다. (일부 실시예에서는, 지상국이 이륙 및/또는 착륙을 위해 전기를 비행체에 전송할 수 있다.)
AWT에서, 비행체는 바람이 전력 발생에 도움이 되지 않을 때 지상국(또는 퍼치(perch)) 내에서 그리고/또는 지상국 상에서 쉴 수 있다. 바람이 전력 발생에 도움이 될 때, 예를 들어, 풍속이 200미터(m)의 고도에서 초당 3.5미터(m/s)일 수 있을 때, 지상국은 비행체를 전개(또는 발사)할 수 있다. 게다가, 비행체가 전개되고 바람이 전력 발생에 도움이 되지 않을 때, 비행체는 지상국으로 복귀할 수 있다.
더욱이, AWT에서, 비행체는 선회 비행 및 측풍 비행을 위해 구성될 수 있다. 측풍 비행은 실질적인 원형 움직임과 같은 움직임으로 이동하는 데 이용될 수 있고, 따라서 전기 에너지를 발생하는 데 사용되는 주요 기술일 수 있다. 선회 비행은 비행체가 측풍 비행을 위해 자신을 준비하고 위치 결정하는 데 이용될 수 있다. 특히, 비행체는 선회 비행에 적어도 부분적으로 기초하여 측풍 비행을 위한 위치로 올라갈 수 있다. 또한, 비행체는 선회 비행을 통해 이륙 및/또는 착륙할 수 있다.
선회 비행에서, 비행체의 주 날개의 스팬(span)은 실질적으로 지상과 평행하게 지향될 수 있으며, 비행체의 하나 이상의 프로펠러는 비행체가 지상 위에서 선회하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비행체는 선회 비행에서 수직으로 올라가거나 내려갈 수 있다.
측풍 비행에서, 비행체는 위에 언급한 바와 같이, 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는, 경로를 실질적으로 따르는 바람에 의해 추진될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비행체의 하나 이상의 프로펠러는 입사 바람을 느리게 함으로써 전기 에너지를 발생할 수 있다.
비행체는, (i) 비행체가 부착된 바람-흐름(attached wind-flow)(예를 들어, 정상 흐름 및/또는 무실속 상태(no stall condition)(이것은 에어포일(airfoil)로부터 공기 흐름이 분리되지 않은 것을 지칭할 수 있음))을 가질 때; 및 (ⅱ) 테더가 장력 상태에 있을 때, 측풍 비행에 진입할 수 있다. 더욱이, 비행체는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있는 위치에서 측풍 비행에 진입할 수 있다.
일부 실시예들에서, 측풍 비행 동안 테더의 장력은 선회 비행 동안 테더의 장력보다 클 수 있다. 예를 들어, 측풍 비행 동안 테더의 장력은 15KN(kilonewton)일 수 있고, 선회 비행 동안 테더의 장력은 1KN일 수 있다.
위의 논의에 따라, 비행체는 측풍 비행에서 전기 에너지를 발생할 수 있고, 따라서 AWT가 유용한 전력을 바람으로부터 추출할 수 있다. 비행체는 고 풍속, 큰 돌풍, 난기류와 같은 다양한 환경 조건, 또는 가변 바람 조건 동안 전기 에너지를 발생할 수 있다. 일반적으로, 비행체의 관성 속력, 테더의 장력 및 AWT의 전력 출력은 풍속이 증가할 때 증가한다. 그러나 때로는, 위에 언급된 것들과 같은 다양한 환경 조건 동안 AWT의 전력 발생을 균형화하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 다른 때에는, 비행체의 컴포넌트의 과열을 방지하기 위해 전력 발생을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
이를 고려하여, 개시된 실시예는 가변 바람 조건(예를 들어, 풍속이 증가하는 동안)에서 전력 발생을 균형화하거나 또는 고속 풍속 동안 전력 발생을 감소시킬 수 있는 방식으로 측풍-비행에서 AWT의 비행체를 작동시키는 것을 감안할 수 있다. 예시적 실시예에서, 방법은 전력을 발생하기 위해 비행체를 실질적으로 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 비행체는 테더를 통해 지상국에 연결될 수 있다. 비행체가 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 비행 경로를 따라 작동할 때, 측풍-비행 방향에서, 비행체는 전력 발생을 감소시키는 요구를 결정할 수 있다. 이에 응답하여, 비행체는 비행체가 측풍-비행 방향에서 계속 작동할 수 있게 할 것이며 비행체에 의해 발생되는 전력이 감소될 수 있는 방식으로 작동하는 상이한 제2 비행 경로를 결정할 수 있다. 따라서, 위에 언급한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 실시예는 비행체가 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 빨리 감소시킴으로써 비행체의 컴포넌트의 과열을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 비행체가 측풍 비행에서 작동할 때 전력 출력의 변동을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
Ⅱ. 예시적 시스템들
A. 공중 풍력 터빈( AWT )
도 1은 예시적 실시예에 따른 AWT(100)를 도시한다. 특히, AWT(100)는 지상국(110), 테더(120) 및 비행체(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더(120)에 연결될 수 있고, 테더(120)는 지상국(110)에 연결될 수 있다. 본 예에서, 테더(120)는 지상국(110) 상의 하나의 위치에서 지상국(110)에 부착될 수 있고, 비행체(130) 상의 2개의 위치에서 비행체(130)에 부착될 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 테더(120)는 복수의 위치에서 지상국(110) 및/또는 비행체(130) 중 임의의 부분에 부착될 수 있다.
지상국(110)은 비행체(130)가 작동 모드에 있을 때까지 이를 유지하고/유지하거나 지지하는데 사용될 수 있다. 지상국(110)은 또한, 디바이스의 전개가 가능하도록 비행체(130)의 재배치를 감안하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 지상국(110)은 또한, 착륙 동안 비행체(130)를 수용하도록 구성될 수 있다. 지상국(110)은 선회 비행, 전방 비행, 측풍 비행 동안 비행체(130)가 적절히 지상국에 부착되고/부착되거나 고정되게 유지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다.
게다가, 지상국(110)은 테더(120)의 길이를 달라지게 할 수 있는, 윈치(winch)와 같은 하나 이상의 컴포넌트(도시 생략)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 전개될 때, 하나 이상의 컴포넌트는 테더(120)를 풀어주고(pay out)/풀어주거나 풀도록(reel out) 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 컴포넌트는 테더(120)를 미리 결정된 길이로 풀어주고/풀어주거나 풀도록 구성될 수 있다. 예로서, 미리 결정된 길이는 테더(120)의 최대 길이 이하일 수 있다. 또한, 비행체(130)가 지상국(110)에 착륙할 때, 하나 이상의 컴포넌트는 테더(120)를 감도록 구성될 수 있다.
테더(120)는 비행체(130)에 의해 발생된 전기 에너지를 지상국(110)에 전송할 수 있다. 게다가, 테더(120)는 이륙, 착륙, 선회 비행 및/또는 전방 비행 동안 비행체(130)에 전력을 공급하기 위해 전기를 비행체(130)에 전송할 수 있다. 테더(120)는 비행체(130)에 의해 발생되는 전기 에너지의 전송, 전달 및/또는 활용, 및/또는 비행체(130)로의 전기의 전송을 감안할 수 있는 임의의 재료를 이용하여 임의의 형태로 구성될 수 있다. 테더(120)는 또한 비행체(130)가 작동 모드에 있을 때 비행체(130)의 하나 이상의 힘을 견디도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 테더(120)는 비행체(130)가 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행에 있을 때 비행체(130)의 하나 이상의 힘을 견디도록 구성되는 코어를 포함할 수 있다. 코어는 임의의 고강도 파이버들로 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 테더(120)는 고정 길이 및/또는 가변 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 그런 예에서, 테더(120)는 140미터의 길이를 가질 수 있다.
비행체(130)는 전기 에너지를 발생하기 위해 실질적으로 경로(150)를 따라 비행하도록 구성될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 따라"라는 용어는 본 명세서에 기술되는 전기 에너지의 발생, 및/또는 본 명세서에 기술되는 소정 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 것을 완전히 따르고/따르거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
비행체(130)는 다른 가능성 중에서 특히, 카이트(kite), 헬리콥터, 날개 및/또는 비행기와 같은, 여러 유형의 디바이스의 형태를 포함하거나 취할 수 있다. 비행체(130)는 금속, 플라스틱 및/또는 다른 폴리머들의 고체 구조들로 형성될 수 있다. 비행체(130)는 유틸리티 애플리케이션들에 사용될 수 있는, 전기 에너지의 발생과 높은 추력-대-중량비(thrust-to-weight ratio)를 감안한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 재료들은 풍속 및 풍향에서 커다란 그리고/또는 급격한 시프트들을 다룰 수 있는, 번개같은 경화(lightning hardened), 중복 및/또는 고장 허용의 설계를 감안하도록 선택될 수 있다. 다른 재료들도 물론 가능할 수 있다.
경로(150)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형상들일 수 있다. 예를 들어, 경로(150)는 실질적으로 원형일 수 있다. 적어도 하나의 그런 예에서, 경로(150)는 최대 265미터의 반경을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "실질적으로 원형"이라는 용어는 본 명세서에 기술되는 전기 에너지의 발생에 크게 영향을 미치지 않는 정확한 원형 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다. 경로(150)에 대한 다른 형상들은 타원, 젤리 빈의 형상, 8의 수의 형상 등과 같은 타원형일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 주 날개(131), 전면부(132), 로터 커넥터들(133A-B), 로터들(134A-D), 테일 붐(tail boom)(135), 꼬리 날개(136) 및 수직 안정판(vertical stabilizer)(137)을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트 중 임의의 하나는 중력에 견디고/견디거나 비행체(130)를 전방으로 이동시키기 위해 양력의 성분들을 감안한 임의의 형태로 형성될 수 있다.
주 날개(131)는 기본 양력을 비행체(130)에 제공할 수 있다. 주 날개(131)는 하나 이상의 강성 또는 연성 에어포일(flexible airfoil)일 수 있고, 윙렛(winglet)들, 플랩(flap)들, 러더(rudder)들, 엘리베이터들 등과 같은 다양한 제어 표면을 포함할 수 있다. 제어 표면은 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체(130)를 안정시키고/시키거나 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키는 데 사용될 수 있다.
주 날개(131)는 비행체(130)가 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행에 관여하기 위한 임의의 적절한 재료일 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 탄소 섬유 및/또는 e-글라스를 포함할 수 있다. 더욱이, 주 날개(131)는 다양한 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 종래의 풍력 터빈 블레이드에 대응하는 하나 이상의 치수를 가질 수 있다. 다른 예로서, 주 날개(131)는 8미터의 스팬, 4제곱미터의 넓이, 및 15의 종횡비를 가질 수 있다. 전면부(132)는 비행 동안 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키기 위해, 노즈(nose)와 같은 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다.
로터 커넥터들(133A-B)은 로터들(134A-D)을 주 날개(131)에 연결할 수 있다. 일부 예들에서, 로터 커넥터들(133A-B)은 하나 이상의 파일론(pylon)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 본 예에서, 로터 커넥터들(133A-B)은 로터들(134A-D)이 주 날개(131) 사이에서 이격되도록 배열된다. 일부 예들에서, 대응하는 로터들 사이(예를 들어, 로터(134A)와 로터(134B) 사이, 또는 로터(134C)와 로터(134D) 사이)의 수직 간격은 0.9미터일 수 있다.
로터들(134A-D)은 전기 에너지를 발생하기 위한 하나 이상의 발전기를 구동하도록 구성된다. 본 예에서, 로터들(134A-D)은 각각 하나 이상의 블레이드, 예를 들어 3개의 블레이드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 로터 블레이드는 바람과 상호작용을 통해 회전할 수 있으며, 이는 하나 이상의 발전기를 구동하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 로터들(134A-D)은 또한 비행 동안 추력을 비행체(130)에 제공하도록 구성될 수 있다. 이런 배열로 인해, 로터들(134A-D)은 프로펠러와 같은 하나 이상의 추진 유닛으로서 작용할 수 있다. 로터들(134A-D)이 본 예에서 4개의 로터로 도시되어 있지만, 다른 예들에서 비행체(130)는, 예를 들어 4개 미만의 로터 또는 4개보다 많은 로터와 같은, 임의의 수의 로터들을 포함할 수 있다.
테일 붐(135)은 주 날개(131)를 꼬리 날개(136)에 연결할 수 있다. 테일 붐(135)은 다양한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 테일 붐(135)은 2미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 테일 붐(135)은 비행체(130)의 바디 및/또는 동체의 형태를 취할 수 있다. 그런 구현들에서, 테일 붐(135)은 페이로드를 운반할 수 있다.
꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체를 안정화시키고/시키거나 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체(130)의 피치를 유지하는 데 사용될 수 있다. 본 예에서, 수직 안정판(137)은 테일 붐(135)에 부착되고, 꼬리 날개(136)는 수직 안정판(137)의 상부에 위치한다. 꼬리 날개(136)는 다양한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136)는 2미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 꼬리 날개(136)는 0.45 제곱미터의 표면 넓이를 가질 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 꼬리 날개(136)는 비행체(130)의 무게 중심의 1미터 위에 위치할 수 있다.
비행체(130)가 위에 설명되었다 할지라도, 본 명세서에 설명되는 방법들과 시스템들이 테더(120)와 같은 테더에 연결되는 임의의 적절한 비행체를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
B. AWT의 예시적 컴포넌트들
도 2는 AWT(200)의 컴포넌트들을 예시하는 간략 블록도이다. AWT(200)는 AWT(100)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 특히, AWT(200)는 지상국(210), 테더(220) 및 비행체(230)를 포함한다. 지상국(210)은 지상국(110)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 테더(220)는 테더(120)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 비행체(230)는 비행체(130)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지상국(210)은 하나 이상의 프로세서(212), 데이터 스토리지(214) 및 프로그램 명령어(216)를 포함할 수 있다. 프로세서(212)는 범용 프로세서 또는 특수 목적 프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서들, 주문형 집적 회로들 등)일 수 있다. 하나 이상의 프로세서(212)는 데이터 스토리지(214)에 저장되고 본 명세서에 설명되는 기능 중 적어도 일부를 제공하도록 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(216)을 실행하도록 구성될 수 있다.
데이터 스토리지(214)는 적어도 하나의 프로세서(212)에 의해 판독되거나 액세스될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하거나 그 형태를 취할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 휘발성 및/또는 비휘발성 스토리지 컴포넌트들, 예를 들어 하나 이상의 프로세서(212) 중 적어도 하나와 전체적으로 또는 부분적으로 일체화될 수 있는 광, 자기, 유기, 또는 다른 메모리 또는 디스크 스토리지를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 스토리지(214)는 단일 물리적 디바이스(예를 들어, 하나의 광, 자기, 유기, 또는 다른 메모리 또는 디스크 스토리지 유닛)를 이용하여 구현될 수 있는 반면, 다른 실시예에서 데이터 스토리지(214)는 2개 이상의 물리적 디바이스를 이용하여 구현될 수 있다.
언급한 바와 같이, 데이터 스토리지(214)는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(216)과, 지상국(210)의 진단 데이터와 같은 아마도 추가 데이터를 포함할 수 있다. 이와 같이, 데이터 스토리지(214)는 본 명세서에 설명되는 일부 또는 모든 기능을 수행하거나 용이하게 하기 위한 프로그램 명령어들을 포함할 수 있다.
추가 양태에서, 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(218)은 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스를 포함할 수 있고, 이들은 지상국(210)이 하나 이상의 네트워크를 통해 통신하게 한다. 이런 무선 인터페이스들은 블루투스, WiFi(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜), 롱-텀 에볼루션(LTE)(Long-Term Evolution), WiMAX(예를 들어, IEEE 802.16 표준), 무선 주파수 ID(RFID)(Radio Frequency ID) 프로토콜, 근거리 통신(NFC)(Near Field Communication) 및/또는 다른 무선 통신 프로토콜들과 같은, 하나 이상의 무선 통신 프로토콜 하에서 통신을 제공할 수 있다. 그런 유선 인터페이스들은 이더넷 인터페이스, 범용 직렬 버스(USB)(Universal Serial Bus) 인터페이스, 또는 와이어, 연선(twisted pair of wires), 동축 케이블, 광 링크, 광섬유 링크 또는 다른 물리적 연결을 통해 유선 네트워크와 통신하기 위한 유사한 인터페이스를 포함할 수 있다. 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 통해 비행체(230), 다른 지상국들 및/또는 다른 엔티티들(예를 들어, 명령 센터)과 통신할 수 있다.
예시적 실시예에서, 지상국(210)은 단거리 통신 및 장거리 통신 양자를 감안한 통신 시스템들(218)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지상국(210)은 블루투스를 이용하는 단거리 통신과, CDMA 프로토콜 하의 장거리 통신을 위해 구성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 지상국(210)은 "핫 스팟(hot spot)", 또는 다시 말해서, 원격 지지 디바이스(예를 들어, 테더(220), 비행체(230) 및 다른 지상국들)과, 셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷과 같은 하나 이상의 데이터 네트워크 간의 게이트웨이 또는 프록시로서 작용하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되어, 지상국(210)은 원격 지지 디바이스가 그렇지 않으면 그 자체로 수행될 수 없는 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 지상국(210)은 WiFi 연결을 원격 디바이스에 제공하고, 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 대한 프록시 또는 게이트웨이의 역할을 할 수 있으며, 지상국(210)은 예를 들어, LTE 또는 3G 프로토콜 하에서 이런 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 연결할 수 있다. 지상국(210)은 또한 다른 지상국들 또는 명령 스테이션에 대한 프록시 또는 게이트웨이의 역할을 할 수 있으며, 그렇지 않으면 원격 디바이스는 이들에게 액세스할 수 없을 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 테더(220)는 전송 컴포넌트들(222)과 통신 링크(224)를 포함할 수 있다. 전송 컴포넌트들(222)은 전기 에너지를 비행체(230)로부터 지상국(210)에 전송하고/하거나 전기 에너지를 지상국(210)으로부터 비행체(230)에 전송하도록 구성될 수 있다. 전송 컴포넌트들(222)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전송 컴포넌트들(222)은 전기를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 도전체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 그런 예에서, 하나 이상의 도전체는 알루미늄, 및/또는 전류의 전도를 감안한 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 전송 컴포넌트들(222)은 테더(220)의 코어(도시 생략)를 둘러쌀 수 있다.
지상국(210)은 통신 링크(224)를 통해 비행체(230)와 통신할 수 있다. 통신 링크(224)는 양방향일 수 있고, 하나 이상의 유선 및/또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 라우터, 스위치, 및/또는 통신 링크(224)의 적어도 일부를 구성하는 다른 디바이스들 또는 네트워크들이 있을 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 비행체(230)는 하나 이상의 센서(232), 전력 시스템(234), 전력 발생/변환 컴포넌트들(236), 통신 시스템(238), 하나 이상의 프로세서(242), 데이터 스토리지(244), 프로그램 명령어들(246), 및 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다.
센서들(232)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서들(232)은 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수 있다. GPS 수신기는 비행체(230)의 GPS 좌표들과 같은, 잘 알려진 GPS 시스템들(GNNS(Global Navigation Satellite System)로서 지칭될 수 있음)을 대표하는 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 그런 GPS 데이터는 본 명세서에 설명되는 다양한 기능들을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
다른 예로서, 센서들(232)은 하나 이상의 피토 튜브(pitot tube)와 같은 하나 이상의 풍속 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 풍속 센서는 겉보기 바람(apparent wind) 및/또는 상대 바람(relative wind)을 검출하도록 구성될 수 있다. 겉보기/상대 바람은, 예를 들어 비행체(230)에 인가되고 있는 바람일 수 있다. 이런 바람 데이터는 본 명세서에 설명되는 다양한 기능들을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
또 다른 예로서, 센서들(232)은 관성 측정 유닛(IMU)(Inertial Measurement Unit)을 포함할 수 있다. IMU는 비행체(230)의 방향을 결정하기 위해 함께 이용될 수 있는, 가속도계 및 자이로스코프 양자를 포함할 수 있다. 특히, 가속도계는 지상에 대한 비행체(230)의 방향을 측정할 수 있는 반면, 자이로스코프는 비행체(230)의 중심선과 같은 축 주위의 회전의 레이트를 측정한다. IMU들은 저비용, 저전력 패키지들로 상업적으로 구입 가능하다. 예를 들어, IMU는 초소형 미세전자기계시스템(MEMS)(MicroElectroMechanical System) 또는 나노전자기계시스템(NEMS)(NanoElectroMechanical System)의 형태를 취하거나 이를 포함할 수 있다. 다른 유형의 IMU들도 이용될 수 있다. IMU는 가속도계들 및 자이로스코프들뿐만 아니라, 위치를 더 잘 결정하는데 도움이 될 수 있는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 이런 센서들의 2가지 예들은 자력계들과 압력 센서들이다. 센서들의 다른 예도 가능하다.
가속도계와 자이로스코프가 비행체(230)의 방향을 결정하는데 효과적일 수 있지만, 측정의 경미한 에러들이 시간의 경과에 따라 섞여서 더 큰 에러를 생기게 할 수 있다. 그러나 예시적 비행체(230)는 방향을 측정하기 위해 자력계를 이용하여 그런 에러들을 완화하거나 감소시킬 수 있다. 자력계의 한 예는 저전력, 디지털 3축 자력계이고, 이것은 정확한 기수방위(heading) 정보를 위한 방향 독립 전자식 나침반을 구현하는데 사용될 수 있다. 그러나 다른 유형의 자력계들도 물론 이용될 수 있다.
비행체(230)는 또한 압력 센서 또는 기압계를 포함할 수 있고, 이것은 비행체(230)의 고도를 결정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 음향 고도계들 또는 레이더 고도계들과 같은 다른 센서들은 고도의 표시를 제공하는데 사용될 수 있고, 이것은 IMU의 정확도를 향상하고/향상하거나 드리프트를 방지하는데 도움이 될 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 전력 시스템(234)을 포함할 수 있다. 전력 시스템(234)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(234)은 전력을 비행체(230)에 제공하기 위한 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 배터리는 재충전 가능할 수 있고, 각각의 배터리는 배터리와 전원 간의 유선 연결들, 및/또는 무선 충전 시스템, 예를 들어 외부 시변 자계를 내부 배터리에 인가하는 유도성 충전 시스템 및/또는 하나 이상의 솔라 패널로부터 수집되는 에너지를 이용하는 충전 시스템을 통해 재충전될 수 있다.
또 다른 예로서, 전력 시스템(234)은 전력을 비행체(230)에 제공하기 위한 하나 이상의 모터 또는 엔진을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 모터 또는 엔진은 탄화수소계 연료와 같은 연료에 의해 전력이 공급될 수 있다. 그런 구현들에서, 연료는 비행체(230)에 저장되고 파이핑(piping)과 같은 하나 이상의 유체 도관을 통해 하나 이상의 모터 또는 엔진에 전달될 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 시스템(234)은 지상국(210)의 전체 또는 일부에 구현될 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 전력 발생/변환 컴포넌트들(236)을 포함할 수 있다. 전력 발생/변환 컴포넌트들(326)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 발생/변환 컴포넌트들(236)은 고속 직접 구동 발전기와 같은 하나 이상의 발전기를 포함할 수 있다. 이런 배열로 인해, 하나 이상의 발전기는 로터들(134A-D)과 같은 하나 이상의 로터에 의해 구동될 수 있다. 적어도 하나의 이런 예에서, 하나 이상의 발전기는 60퍼센트를 초과할 수 있는 용량 팩터(capacity factor)에서 초당 11.5미터의 최대 정격 전력 풍속에서 작동할 수 있고, 하나 이상의 발전기는 40킬로와트와 600메가와트 사이의 전력을 생성할 수 있다.
더욱이, 언급한 바와 같이, 비행체(230)는 통신 시스템(238)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(238)은 통신 시스템(218)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 비행체(230)는 통신 시스템(238)을 통해 지상국(210), 다른 비행체들 및/또는 다른 엔티티들(예를 들어, 명령 센터)과 통신할 수 있다.
일부 구현들에서, 비행체(230)는 "핫 스팟", 달리 말하자면, 원격 지지 디바이스(예를 들어, 지상국(210), 테더(220) 및 다른 비행체들)와, 셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷과 같은 하나 이상의 데이터 네트워크 간의 게이트웨이 또는 프록시의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되어, 비행체(230)는 원격 지지 디바이스가 그렇지 않으면 그 자체로 수행될 수 없는 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 비행체(230)는 WiFi 연결을 원격 디바이스에 제공할 수 있고, 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 대한 프록시 또는 게이트웨이의 역할을 할 수 있으며, 비행체(230)는 예를 들어, LTE 또는 3G 프로토콜 하에서 이런 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 연결할 수 있다. 비행체(230)는 또한 다른 비행체들 또는 명령 스테이션에 대한 프록시 또는 게이트웨이의 역할을 할 수 있으며, 그렇지 않으면 원격 디바이스는 이들에게 액세스할 수 없을 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 하나 이상의 프로세서(242), 프로그램 명령어들(244), 및 데이터 스토리지(246)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 데이터 스토리지(244)에 저장되고 본 명세서에 설명되는 기능 중 적어도 일부를 제공하도록 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(246)을 실행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 하나 이상의 프로세서(212)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있으며, 데이터 스토리지(244)는 데이터 스토리지(214)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있으며, 프로그램 명령어들(246)은 프로그램 명령어들(216)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
더욱이, 언급된 바와 같이, 비행체(230)는 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(248)은 본 명세서에서 기술되는 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(248)은 기계적 시스템들로, 그리고/또는 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 일례로서, 제어 시스템(248)은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체상에 저장되는 프로그램 명령어들과 명령어들을 실행하는 프로세서의 형태를 취할 수 있다. 제어 시스템(248)은 비행체(230), 및/또는 지상국(210)과 같은, 비행체(230)로부터 원격에 위치하는 적어도 하나의 엔티티 상에 전체 또는 일부로 구현될 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(248)이 구현되는 방식은 특정한 애플리케이션에 따라 변할 수 있다.
비행체(230)가 위에 설명되었지만, 본 명세서에 설명되는 방법들과 시스템들이 테더(230) 및/또는 테더(110)와 같은 테더에 연결되는 임의의 적절한 비행체를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
C. 전력을 발생하기 위해 선회 비행에서 측풍 비행으로의 비행체의 천이
도 3a 및 도 3b는 예시적 실시예에 따르는, 전력이 발생될 수 있는 방식으로 비행체를 선회 비행에서 측풍 비행으로 천이하는 예(300)를 도시한다. 예(300)는 일반적으로 도 1과 관련하여 전술한 비행체(130)에 의해 수행되는 예로서 설명된다. 설명의 목적을 위해, 예(300)가 임의의 수의 액션들 및/또는 그 액션들의 조합으로 수행될 수 있을지라도, 예(300)는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은 일련의 액션들로 설명된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더(120)에 연결될 수 있고, 테더(120)는 지상국(110)에 연결된다. 지상국(110)은 지상(302)에 위치한다. 더욱이, 도 3a에 도시된 바와 같이, 테더(120)는 테더가 늘어질 때의 테더(120)의 길이와 같은 테더(120)의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구(304)를 정의한다. 예(300)는 테더 구(304)의 일부(304A)에서 수행되고/되거나 실질적으로 그것에 대해 수행될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 그것에 대해"란 용어는 본 명세서에 설명되는 소정 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 바로 그것에 대해 그리고/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예(300)는 선회 비행 방향에서 비행체(130)를 지상국(110)으로부터 전개하는 지점(306)에서 계속된다. 이런 배열로 인해, 테더(120)는 풀어지고/풀어지거나 풀릴 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체(130)는 풍속이 임계 고도(예를 들어, 지상(302) 위의 200미터 이상)에서 임계 속도(예를 들어, 3.5m/s)보다 크게 증가할 때 전개될 수 있다.
또한, 지점(306)에서, 비행체(130)는 선회 비행 방향에서 작동될 수 있다. 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 선회 비행에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체가 선회 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 지상(302) 위에서 상승, 하강 및/또는 선회할 수 있다. 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)의 주 날개(131)의 스팬은 지상(302)에 실질적으로 수직하게 지향될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 수직"이라는 용어는 본 명세서에 설명되는 소정의 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 정확한 수직 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예(300)는, 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있는 동안 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제1 위치(310)에 비행체(130)를 배치하는 지점(308)에서 계속된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 위치(310)는 공중에 있을 수 있으며, 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다.
본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 순풍 방향"이라는 용어는, 본 명세서에 설명되는 소정의 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 정확한 순풍 방향 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예를 들어, 제1 위치(310)는 실질적으로 지상(302)에 평행하는, 지상국(110)에서 연장하는 축으로부터의 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로 지칭될 수 있고, 제1 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터의 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
다른 예로서, 제1 위치(310)는 축으로부터 제2 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 각도는 축으로부터 10도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제2 각도는 고도로 지칭될 수 있고, 제2 각도는 축 위의 방향에서 10도와 축 아래의 방향에서 10도 사이에 있을 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 용어 "실질적으로 평행"이라는 용어는 본 명세서에 설명되는 소정의 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 정확한 평행 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
지점(308)에서, 비행체(130)는 선회 비행 방향에서 가속할 수 있다. 예를 들어, 지점(308)에서, 비행체(130)는 초당 수 미터까지 가속할 수 있다. 게다가, 지점(308)에서, 테더(120)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 지점(308)에서 테더(120)는 늘어질 수 있다. 이런 배열로 인해, 테더(120)는 커티너리 구성(catenary configuration)에 있을 수 있다. 더욱이, 지점(306 및 308)에서, 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(312)일 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(306 및 308)에서, 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다.
예(300)는, 비행체(130)가 테더 구(304)로부터 이동하도록 비행체(130)를 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 천이하는 지점(314)에서 계속된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더 구(304)로부터 지상국(110)을 향하는 위치(테더 구(304) 내부에 있는 것으로서 지칭될 수 있음)로 이동할 수 있다.
비행체(130)가 전방 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 전방 비행(비행기 유사 비행으로서 지칭될 수 있음)에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 전방 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 올라갈 수 있다. 비행체(130)의 전방 비행 방향은 수평 비행 중인 고정익 항공기(fixed wing aircraft)(예를 들어, 비행기)의 방향의 형태를 취할 수 있다. 일부 예에서, 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 전방 피칭(pitching forward)과 같은 비행 기동(flight maneuver)을 포함할 수 있다. 그러한 예에서, 비행 기동은 예를 들어, 1초 미만의 기간 내에서 실행될 수 있다.
지점(314)에서, 비행체(130)는 부착된 흐름을 달성할 수 있다. 또한, 지점(314)에서, 테더(120)의 장력은 감소될 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(314)에서의 테더(120)의 곡률은 지점(308)에서의 테더(120)의 곡률보다 더 클 수 있다. 일례로서, 지점(314)에서, 테더(120)의 장력은, 예를 들어 500뉴턴(N)과 같은 1KN 미만일 수 있다.
예(300)는 상승의 각도에서, 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제2 위치(320)로 올라가기 위해 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 작동시키는 하나 이상의 지점(318)에서 계속된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 하나 이상의 지점(318)에서의 상승 동안 실질적으로 경로(316)를 따라 비행할 수 있다. 본 예에서, 하나 이상의 지점(318)은 3개의 지점, 지점(318A), 지점(318B) 및 지점(318C)으로 도시된다. 그러나 다른 예들에서, 하나 이상의 지점(318)은 3개 미만 또는 3개보다 많은 지점을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상승의 각도는 경로(316)와 지상(302) 간의 각도일 수 있다. 또한, 경로(316)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 경로(316)는 테더 구(304)의 시위(chord)와 같은 선분일 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 위치(320)는 공중에 있을 수 있고 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다. 제2 위치(320)는, 제1 위치(310)가 지상국(110)에 대해 지향될 수 있는 방식과 유사하게 지상국(110)에 대해 지향될 수 있다.
예를 들어, 제2 위치(320)는 지상(302)에 실질적으로 평행하는, 지상국(110)에서 연장되는 축으로부터의 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로 지칭될 수 있고, 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
게다가, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 위치(320)는 제1 위치(310)의 실질적인 역풍 방향에 있을 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적인 역풍 방향"이라는 용어는 본 명세서에 설명되는 소정의 비행 모드들 간의 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 정확한 역풍 방향 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
하나 이상의 지점(318)에서, 테더(120)의 장력은 상승 동안 증가할 수 있다. 예를 들어, 지점(318C)에서의 테더(120)의 장력은 지점(318B)에서의 테더(120)의 장력보다 더 클 수 있고, 지점(318B)에서의 테더(120)의 장력은 지점(318A)에서의 테더(120)의 장력보다 더 클 수 있다. 더욱이, 지점(318A)에서의 테더(120)의 장력은 지점(314)에서의 테더의 장력보다 더 클 수 있다.
이런 배열로 인해, 테더(120)의 곡률은 상승 동안 감소할 수 있다. 예를 들어, 지점(318C)에서의 테더(120)의 곡률은 지점(318B)에서의 테더의 곡률보다 작을 수 있고, 지점(318B)에서의 테더(120)의 곡률은 지점(318A)에서의 테더의 곡률보다 작을 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 지점(318A)에서의 테더(120)의 곡률은 지점(314)에서의 테더(120)의 곡률보다 작을 수 있다.
예(300)는 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이하는 지점(322)에서 계속된다. 일부 예에서, 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이하는 것은 비행 기동을 포함할 수 있다. 비행체(130)가 측풍 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 측풍 비행에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 측풍 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 전기 에너지를 발생하기 위해, 실질적으로 경로(150)와 같은 경로를 따라 비행할 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체(130)의 자연 롤(natural roll) 및/또는 요(yaw)는 측풍 비행 동안 발생할 수 있다.
도 3c는 3차원(3D) 관점에서 예(300)를 도시한다. 따라서, 유사한 도면 부호는 유사한 엔티티를 나타낼 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 테더 구(304)는 예를 들어, 테더 구가 늘어질 때의 테더(120)의 길이와 같은 테더(120)의 길이에 기초하는 반경을 갖는다. 또한, 위에 언급한 바와 같이, 도 3c에서, 테더(120)는 지상국(310)에 연결되고, 지상국(310)은 지상(302)에 위치한다. 또한, 상대 바람(303)은 테더 구(304)와 접촉한다. 도 3c에서는 지상(302) 위에 있는 테더 구(304)의 단지 일부만이 도시된 것에 유의한다. 그 일부는 테더 구(304)의 절반으로 설명될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 테더 구(304)의 제1 부분(304A)은 실질적으로 지상국(310)의 순풍 방향이다. 도 3c에서, 제1 부분(304A)은 테더 구(304)의 1/4로서 설명될 수 있다.
도 3b와 같이, 도 3c는 선회 비행과 측풍 비행 간의 비행체(130)(도면의 간략화를 위해 도 3c에서는 도시 안 됨)의 천이를 도시한다. 또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 비행체(130)가 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 천이할 때, 비행체는 테더 구(304)의 제1 부분(304A) 내부에 있는 지점(314)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 비행체(130)가 전방 비행 방향에서, 실질적으로 테더 구(304)의 제1 부분(304A) 상에 있는 위치(320)로 올라갈 때, 비행체는 경로(316)를 따를 수 있다. 더욱더, 도 3c에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 이후, 예를 들어 전방 비행 방향 내의 위치(320)로부터 위치(322)에서의 측풍 비행 방향으로 천이할 수 있다.
Ⅲ. 예시적 방법들
도 4는 예시적 실시예에 따른 방법(400)을 설명하는 흐름도이다. 방법(400)은 측풍-비행 방향에서 비행체의 전력 발생을 제어하는 데 사용될 수 있다. 방법(400)과 같은 예시적 방법들은, 예를 들어 도 1에 도시된 비행체(130), 도 2에 도시된 비행체(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)의 하나 이상의 컴포넌트와 같은 비행체의 컴포넌트 또는 컴포넌트들에 의해서 전체 또는 일부에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 제어 시스템(248)에 의해 실행될 수 있다. 간결함을 위해, 방법(400)은 일반적으로, 예를 들어 비행체(130) 및/또는 비행체(230)와 같은 비행체에 의해 수행되는 것으로서 설명될 수 있다. 그러나 방법(400)과 같은 예시적 방법들이 본 개시 내용의 범위에서 벗어남이 없이 다른 엔티티들 또는 엔티티들의 조합들에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
블록 402에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 비행체가 전력을 발생하게 하는 제1 비행 경로를 실질적으로 따르는 측풍-비행 방향에서 비행체를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 제1 비행 경로는 테더(120)와 같은 테더에 의해 제한될 수 있고, 위에 언급한 바와 같이, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의할 수 있다. 예를 들어, 테더 구는 도 3a-3c의 테더 구(304)와 동일하거나 유사할 수 있다. 제1 비행 경로는 실질적으로 테더 구 상에 있을 수 있고, 비행체가 전력을 발생하게 하는 실질적인 원형 경로(예를 들어, 경로(150))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 비행 경로는 도 3a 및 도 3c에서의 322와 동일하거나 유사한 테더 구의 위치에 배치될 수 있다.
본 개시 내용 내에서, "실질적인 원형"이라는 용어는 비행체가 전력을 발생하는 데 크게 영향을 미치지 않는 정확한 원형 및/또는 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다. 실질적인 원형 경로는, 몇 개만 예를 들자면, 계란 형상 경로, 풍선 형상 경로, 및 그릇 형상 경로를 포함할 수 있다. 다른 실질적인 원형 경로도 물론 가능하다.
제1 비행 경로를 따라 작동을 개시하기 위해, 비행체는 전개될 수 있고, 선회 비행에 관여할 수 있고, 순방향 비행에 관여할 수 있고, 이후 테더 구 상에서 제1 비행 경로로 천이할 수 있다. 예를 들어, 블록 402에서, 비행체는 도 3a-3c의 예(300)과 관련하여 설명된 바와 같이, 비행체(130)가 선회 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이할 때 작동될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식에서 작동될 수 있다. 따라서, 측풍-비행 방향에서 제1 비행 경로를 따라 작동할 때, 비행체는 도 3b 및 3c의 지점(322)에서 비행체(130)와 동일 또는 유사하게 지향될 수 있다.
다른 예에서는, 상기 언급된 비행 기동 중 일부가 생략될 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 일부 예들에서, 비행체는 전개될 수 있고, 테더 구 상의 위치에서 전방 비행에 관여할 수 있으며, 이후 바로 제1 비행 경로로 천이할 수 있다. 따라서, 그와 같은 예에서, 비행체는 선회 비행 기동을 생략할 수 있다.
일례에서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 비행체(530)는 실질적으로 테더 구(504) 상에서 비행 경로(502)를 따라 측풍-비행 방향에서 작동할 수 있다. 도 5a는 지상국(510)의 위와 아래의 관점에서 비행 경로(502)를 따라 측풍-비행 방향에서 작동하는 비행체(530)의 등각 투영도를 예시한다. 도 5a에서는, 예를 들어, 비행 경로(502)가 비행 경로(150)와 동일 또는 유사할 수 있고, 테더 구(504)가 테더 구(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 5a에서, 축(503)은 지상국(510)에서 비행 경로(502)로 연장될 수 있고, 비행 경로(502)와 교차할 수 있다. 축(503)은 접지(도 5a에 도시되지 않음)와 실질적으로 평행하게 지향될 수 있고, 비행 경로(502)는 지상국(510)으로부터 실질적인 순풍 방향(상대 바람(503)에 따르는)일 수 있다. 비행체(530)는 이것이 전력을 발생하는 방식으로 비행 경로(502)를 따라 작동할 수 있다. 일부 예들에서, 비행 경로(502)는 비행체(530)가 최대 전력을 발생하게 할 수 있다.
블록 404에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 비행체가 측풍 비행 방향에 있는 동안, 비행체에 의해 발생되고 있는 전력을 감소시키도록 결정하는 단계를 포함한다. 비행체는 전력 발생시 덜 효율적이 되고 싶은 일반적 욕구에 기초하여 발생되는 전력을 감소시키도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 개시 내용 전체에서 언급된 바와 같이, 비행체는 비행체의 다양한 컴포넌트의 과열을 방지하기 위해 전력을 덜 생산하거나 또는, 예를 들어 바람 조건이 증가한다 할지라도 소정의 전력 레벨을 유지하고 싶을 수 있다.
일례에서, 비행체에 의해 발생되고 있는 전력을 감소시키도록 결정하는 단계는, 예를 들어 비행체의 컴포넌트의 온도에 기초하여 행해질 수 있다. 예를 들어, 온도계 또는 센서(232)의 다른 열 측정 메커니즘을 이용하여, 비행체는 컴포넌트(예를 들어, 모터)의 온도 또는 열 임계치가 너무 높다고 결정할 수 있다. 이 결정에 기초하여, 비행체는 너무 많은 전력이 발생되고 있고 컴포넌트에 제공되고 있다고 결정할 수 있다. 이에 응답하여, 비행체는 전력 발생을 감소시키도록 결정할 수 있다.
다른 예에서, 블록 404는 비행체에 의해 발생되는 전력이 비행체의 정격 전력보다 더 크다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 비행체의 정격 전력은 비행체에 의해 발생될 수 있는 최대 전력을 정의할 수 있다. 비행체가 정격 전력을 발생하고 있다고 결정할 때, 비행체는, 예를 들어 모터와 같은 컴포넌트의 과열을 방지 또는 완화하기 위해 전력 발생을 감소시키도록 결정할 수 있다.
일부 예에서, 비행체가 정격 전력을 발생하고 있다고 결정하는 단계는 비행체에 인가되고 있는 풍속을 측정하여(예를 들어, 센서(232)의 피토 튜브를 이용하여) 수행될 수 있다. 측정될 수 있는 풍속은 전력 발생에 도움이 되는 속력(즉, 풍속 임계치보다 큼), 예를 들어 초당 3.5미터의 속력에서의 바람일 수 있다. 전력 발생이 풍속의 함수이기 때문에, 풍속이 정격 전력 풍속(예를 들어, 초당 11.5미터의 속력)과 동등한 경우에, 비행체는 이것이 최대 전력을 발생할 수 있다고 결정할 수 있고, 이에 응답하여, 예를 들어 과열에 직면하기 전에 전력 발생을 감소시키도록 결정할 수 있다.
도 5a를 다시 참조하면, 비행체(530)는 이것이 비행 경로(502) 주위를 주행할 때 비행체(530)에 의해 발생되는 전력을 감소시키도록 결정할 수 있다. 비행체는, 예를 들어 제어 시스템(248)과 동일 또는 유사한 제어 시스템을 이용하는 전술한 방법들 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 다른 예에서, 전력을 감소시키기 위한 결정은 지상국(510)에 의해 이루질 수 있고, 비행체(530)와 통신될 수 있다. 추가 예에서, 결정은 비행체(530)와 지상국(510) 양쪽의 작동을 이용하여 이루어질 수 있다.
블록 406에 도시된 바와 같이, 블록 404에서 이루어진 결정에 응답하여, 방법(400)은 상이한 제2 비행 경로를 결정하는 단계를 포함하며, 상이한 제2 비행 경로는 해당 제2 비행 경로에서 작동할 때 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시킬 것이다, 블록 404와 유사하게, 블록 406은 비행체가 측풍-비행 방향에 있는 동안 수행될 수 있다. 제2 비행 경로는 제1 비행 경로와 동일한 테더 구 상에 실질적으로 있을 수 있고, 형상도 물론 실질적으로 원형일 수 있다.
일부 예에서, 제2 비행 경로를 결정하는 단계는 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름의 풍속을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름의 풍속에 기초하여, 제2 비행 경로가 결정될 수 있다. 비행체에 의해 발생되는 전력이 풍속의 함수이기 때문에, 전력 발생은 풍속에 기초하여 감소될 수 있다. 보다 상세하게, 예를 들어, 비행체는 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름의 상대 풍속을 결정할 수 있다. 이 결정에 기초하여, 비행체는 변동 각도를 결정할 수 있고, 변동 각도를 이용하여, 제2 비행 경로가 변동 각도에서 제1 비행 경로로부터 변동되는 방식으로 제2 비행 경로를 변동할 수 있다. 따라서, 결정된 제2 비행 경로는 실질적으로 지상국의 순풍 방향인 것으로부터 변동될 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 예를 계속 참조하면, 발생되는 전력의 양을 감소시키도록 결정한 후, 비행체(530)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 비행체가 전력 발생을 감소시키기 위해 작동할 수 있는 제2 비행 경로(506)를 결정할 수 있다. 비행 경로(502)와 유사하게, 비행 경로(506)는 지상국(510)으로부터 비행 경로(506)로 연장될 수 있고 비행 경로(506)와 교차할 수 있는 제2 축(507)을 포함할 수 있다. 축(507)은 접지(도 5b에 도시 안 됨)와 실질적으로 평행하게 지향될 수 있다.
비행 경로(506)를 결정하기 위해, 비행체(530)는 상대 바람(505)의 풍속을 측정할 수 있고, 그 측정에 기초하여 비행 경로(506)의 축(507)을 변동하는 변동 각도(509)를 결정할 수 있다. 결정될 때, 축(507)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 변동 각도에서 축(503)으로부터 변동될 수 있다. 결과적으로, 제2 비행 경로(507)는 실질적으로 지상국(510)의 순풍 방향인 것으로부터 변동될 수 있다. 도 5b에서, 제2 축(507)은 시계 방향 또는 우측 방향의 각도(509)에서 제1 축(503)으로부터 변동된다. 그러나 이 변동은 단지 예를 위한 것이고, 다른 예에서 변동은 제1 축(503)의 위, 아래 또는 좌측일 수 있다.
전력을 감소시키기 위한 결정과 유사하게, 비행체(530)는, 예를 들어 제어 시스템(248)과 동일 또는 유사한 제어 시스템을 이용하여 제2 비행 경로를 결정할 수 있다. 다른 예에서, 제2 비행 경로는 지상국(510)에 의해 결정될 수 있고, 비행체(530)와 통신될 수 있다. 추가 예에서, 결정은 비행체(530)와 지상국(510) 양쪽의 작동을 이용하여 이루어질 수 있다.
블록 408에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 비행체를 실질적으로 제2 비행 경로를 따라 작동시키는 단계를 포함한다. 블록들(404 및 406)과 유사하게, 블록 408은 비행체(530)가 측풍-비행 방향에 있는 동안 수행될 수 있다. 블록 408에서, 비행체는 비행체(130)가 도 3b 및 3c와 관련하여 설명된 바와 같이 위치(320)에서 위치(322)로 천이될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식에서 제1 비행 경로(502)에서 제2 비행 경로(506)로 천이될 수 있다.
IV. 결론
도면에 도시된 특정 구성들은 제한적인 것으로 봐서는 안 된다. 다른 실시예가 주어진 도면에 도시된 각각의 요소의 대부분을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시된 요소들 중 일부는 결합되거나 생략될 수 있다. 더욱더, 예시적 실시예는 도면에 예시되지 않는 요소를 포함할 수 있다
게다가, 본 명세서에 다양한 양태들 및 실시예들이 개시되었지만, 본 기술의 통상의 기술자에게는 다른 양태들 및 실시예들이 자명할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 예시를 목적으로 하고 제한적인 것을 의도하지 않으며, 그 진정한 범위 및 사상은 하기의 청구항들에 의해 지시된다. 본 명세서에 제시된 발명 대상의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않는 한, 다른 실시예들이 활용될 수도 있고 다른 변경들이 이루어질 수도 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 바와 같은 본 개시 내용의 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고, 치환되고, 결합되고, 분리되고, 설계될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    전력을 발생하기 위해 비행체를 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동시키는 단계 - 상기 제1 비행 경로는 테더에 의해 제한되고, 상기 테더는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구(tether sphere)를 정의하고, 상기 비행체는 상기 테더를 통해 지상국에 결합되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 테더 구 상에 있고 상기 비행체가 측풍-비행에 진입함으로써 전력을 발생하게 함 -;
    상기 비행체가 상기 측풍-비행 방향에 있는 동안,
    상기 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름(apparent wind-flow)의 풍속이 풍속 임계치보다 큰 것을 결정하는 단계 - 상기 풍속 임계치는 상기 비행체에 의해 발생될 수 있는 최대 전력에 대응함 -;
    상기 결정에 응답하여, 상이한 제2 비행 경로를 결정하는 단계; 및
    상기 비행체를 상기 상이한 제2 비행 경로를 따라 작동시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키도록 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키도록 결정하는 단계는 상기 비행체의 컴포넌트의 온도에 기초하여, 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키도록 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키도록 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키도록 결정하는 단계는 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력이 상기 비행체의 컴포넌트의 정격 전력(rated power)보다 큰지를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 컴포넌트의 정격 전력은 상기 비행체의 컴포넌트의 최대 전력을 정의하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상이한 제2 비행 경로를 결정하는 단계는 상기 상이한 제2 비행 경로에서 작동할 때 상기 비행체에 의해 발생되는 전력을 감소시키고,
    상기 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름은 정상 순풍 공기 흐름(steady downwind airflow)을 포함하고, 상기 상이한 제2 비행 경로는 상기 테더 구 상에 있는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 축은 상기 비행 경로와 교차하고, 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제1 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 지상국이 부착되는 지상에 평행하게 지향되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향으로 지향되고,
    상기 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제2 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 제1 축으로부터의 각도에서 지향되고, 상기 상이한 제2 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향인 것으로부터 변동되는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 축은 상기 비행 경로와 교차하고, 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제1 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 지상국이 부착되는 지상에 평행하게 지향되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향으로 지향되고,
    상기 비행체에 인가되고 있는 상기 겉보기 바람-흐름은 정상 순풍 공기 흐름을 포함하고,
    상기 상이한 제2 비행 경로를 결정하는 단계는,
    상기 겉보기 바람-흐름의 풍속이 상기 비행체에 인가되고 있다는 결정에 기초하여, 변동 각도를 결정하는 단계, 및
    상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 변동되는 방식으로 상기 제2 축을 변동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 축을 변동시키는 단계는 상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 상기 제1 축의 좌측으로 지향되는 방식으로 상기 제2 축을 변동시키는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 축을 변동시키는 단계는 상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 상기 제1 축의 우측으로 지향되는 방식으로 상기 제2 축을 변동시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제2 축을 변동시키는 단계는 상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 상기 제1 축의 아래로 지향되는 방식으로 상기 제2 축을 변동시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제2 축을 변동시키는 단계는 상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 상기 제1 축의 위로 지향되는 방식으로 상기 제2 축을 변동시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 시스템으로서,
    지상국에 결합되는 테더,
    상기 테더에 결합되는 비행체 및
    제어 시스템으로서, 상기 비행체는 전력을 발생하기 위해 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동하도록 구성되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하는 상기 테더에 의해 제한되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 테더 구 상에 있고 상기 비행체가 측풍-비행에 진입함으로써 전력을 발생하게 하는, 상기 제어 시스템
    을 포함하고, 상기 제어 시스템은
    상기 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름의 풍속이 풍속 임계치보다 큰 것을 결정하고 - 상기 풍속 임계치는 상기 비행체에 의해 발생될 수 있는 최대 전력에 대응함 -;
    상기 결정에 응답하여, 상이한 제2 비행 경로를 결정하고;
    상기 비행체가 상기 상이한 제2 비행 경로를 따라 작동하게 하도록 구성되는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 비행체의 컴포넌트의 온도에 기초하여, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키게 결정하도록 더 구성되는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력이 상기 비행체의 정격 전력보다 큰지를 결정하도록 더 구성되고, 상기 비행체의 정격 전력은 상기 비행체의 최대 전력을 정의하고, 상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력을 감소시키게 결정하도록 더 구성되는 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 비행체에 인가되고 있는 상기 겉보기 바람-흐름은 정상 순풍 공기 흐름을 포함하고,
    상기 상이한 제2 비행 경로는 상기 테더 구 상에 있는 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    제1 축은 상기 비행 경로와 교차하고, 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제1 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 지상국이 부착되는 지상에 평행하게 지향되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향으로 지향되며,
    상기 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제2 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 제1 축으로부터의 각도에서 지향되고, 상기 상이한 제2 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향인 것으로부터 변동되는 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 비행체에 인가되고 있는 상기 겉보기 바람-흐름은 정상 순풍 공기 흐름을 포함하고,
    상기 제어 시스템은,
    상기 겉보기 바람-흐름의 풍속이 상기 비행체에 인가되고 있다는 결정에 기초하여, 변동 각도를 결정하고,
    상기 제2 축이 상기 변동 각도에서 상기 제1 축으로부터 변동되는 방식으로 상기 제2 축을 변동하도록 더 구성되는 시스템.
  17. 시스템으로서,
    지상국에 결합되는 테더,
    상기 테더에 결합되는 비행체 및
    제어 시스템으로서, 상기 비행체는 전력을 발생하기 위해 제1 비행 경로를 따라 측풍-비행 방향에서 작동하도록 구성되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하는 상기 테더에 의해 제한되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 테더 구 상에 있고 상기 비행체가 측풍-비행에 진입함으로써 전력을 발생하게 하는, 상기 제어 시스템
    을 포함하고, 상기 제어 시스템은
    상기 비행체에 인가되고 있는 겉보기 바람-흐름의 풍속이 풍속 임계치보다 큰 것을 결정하고 - 상기 풍속 임계치는 상기 비행체에 의해 발생될 수 있는 최대 전력에 대응함 -;
    상기 결정에 응답하여, 상이한 제2 비행 경로를 결정하도록 구성되는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 비행체가 상기 상이한 제2 비행 경로를 따라 작동하게 하도록 더 구성되는 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    제1 축은 상기 비행 경로와 교차하고, 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제1 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 지상국이 부착되는 지상에 평행하게 지향되고, 상기 제1 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향으로 지향되며,
    상기 제2 축은 상기 상이한 제2 비행 경로와 교차하고, 상기 제2 축은 상기 지상국으로부터 연장되고 상기 제1 축으로부터의 각도에서 지향되고, 상기 상이한 제2 비행 경로는 상기 지상국의 순풍 방향인 것으로부터 변동되는 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비행체에 인가되고 있는 상기 겉보기 바람-흐름은 정상 순풍 공기 흐름을 포함하고,
    상기 제어 시스템은,
    상기 겉보기 바람-흐름의 풍속이 상기 비행체에 인가되고 있다는 결정에 기초하여, 각도를 결정하고,
    상기 비행체에 의해 발생되고 있는 상기 전력이 상기 비행체의 정격 전력 보다 큰지를 결정 - 상기 비행체의 정격 전력은 상기 비행체의 최대 전력을 정의함 - 하도록 구성되는 시스템.
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