항공우주학개론 3 - 구조 및 감항성 편

소개글

항공우주학개론 3 - 구조 및 감항성 편 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<Ⅰ. 힘과 응력 >
1. 외력
2. 내력과 응력
3. 하중계수

< ★ Ⅱ. 항공기의 구조형식 >
1. 트러스 구조 (Truss)
2. 응력 외피 구조
3. 샌드위치 구조
4. 페일세이프 (Fail-safe) 구조

< Ⅲ. 기체구조 >
1. 날개
2. 동체
3. 꼬리날개
4. 엔진마운트
5. 착륙장치
★ 착륙장치의 완충장치

< Ⅳ. 항공재료 >
1. 금속재료
2. 복합재료

< Ⅴ. 구조 설계제작 및 시험 >
1. 구조 설계
2. 제작

참고자료

본문내용

사용. 트러스 형태로 조립된 구조.
- 하중은 모두 트러스 구성부재가 받음.
- 천외피는 공기력만 전달
- 철관을 흔히 사용.
- 몰리브덴강도 많이 사용. 고강도가 요구되는 항공기에 많이 사용.
- 제작비용 저렴. 소형 항공기.
ⅱ) 모노코크 구조, 반모노코크 구조 : 종통재와 원형 정형재에 외피를 붙인 구조물.
- 반모노코크 구조 : - 종방향으로 스프링거를 붙이고 횡방향으로 보강 프레임 붙임.
- 외피가 상당히 두껍고 굽힘응력 및 전단응력에 대한 강도를 가짐.
- 유효 내부용적이 커져 탑재화물의 부피를 증가시킬 수 있음
- 대형기에 유리.
ⅲ) 여압 : 고도 15000ft 이상에서는 대기압이 낮으므로 승객의 호흡을 위해 항공기 객실의 압력을 외부 압력보다 높게 만들어야 함.
★ 동체의 일부를 밀폐하여 여압실 (pressurized cabin)을 만듦.
- 여압실 : 여압이 되는 공간. 조종실(cockpit), 객실(cabin), 화물실(cargo) 이 해당.
- 여압실은 비행하중 or 지상하중 외, 내부의 공기압력에 의한 하중이 추가 적용.
- 여압장치가 없는 동체보다 여압실은 정적강도가 커야하고, 피로파괴에 대해서도 견딜 것 (피로에 대한 내성이 클 것.)
- 바람막이, 창 및 출입구 등의 연결부를 충분히 보강 -> 응력이 집중 안되도록 함.
- 스트링거의 간격을 좁힘
- 티타늄계의 강한 합금을 사용하기도 함.
- 단면은 이중 거품형이 많이 사용.
- 마루부재 (floor member) : 인장력 크게 받음. 다중하중경로 구조로 설계.
- 내부압력을 유지하기 위해 밀폐제를 사용해 동체를 밀폐시킴.
- 탈,장착 불가.
3. 꼬리날개
① 수직꼬리 날개 : ⅰ) 날개의 구조와 유사
ⅱ) 동체에 고정되어 있는 수직안정판과 이것에 힌지로 연결된 러더를 움직여 좌우로 비행 방향을 조종할 수 있음.
② 수평꼬리 날개
ⅰ) 수평안정판 : 동체와 연결됨. 엘리베이터가 힌지로 연결됨.
ⅱ) 안정판 뒷전부 날개보에 힌지가 달려있어 엘리베이터가 여기에 연결됨.
ⅲ) 붙임각을 날개보다 크게하는 것이 보통.
③ 날개 안에 들어있는 리브와 날개보 같은 부품들은 무게를 최소화하기 위해 ->
구멍을 뚫는다.
4. 엔진마운트
① 엔진을 동체 내부에 부착 : 트러스 구조 많이 사용
② 나셀 : 날개 중간에 엔진을 포함시킴.
③ 파일론 : 날개 밑에 장착. 날개 아래로 매다는 형식.
④ 제트기에서 엔진을 동체 내에 부착 -> 트러니언 마운트 사용.
5. 착륙장치
① 조향 바퀴의 위치
ⅰ) 앞바퀴식 : 보통 대형항공기. 안정함. 조종사의 시야 좋음. 제트기는 반드시 앞바퀴식.
ⅱ) 뒷바퀴식 : 보통 소형기. 불안정함.
② 착륙장치의 구성 : 타이어, 바퀴(wheel), 완충버팀대(shock strut), 브레이크 등
③ 착륙장치 바퀴 구성 : 휠 (차륜), 타이어, 이중튜브, 브레이크
④ 타이어 압력 : 대략 6kg 중 / cm²
★ 착륙장치의 완충장치
ⅰ) 고무흡수 (rubber absorber) : 구조 간단. 소형기 多. 충격흡수성, 감쇠성 모두 양호.
내구성이 없음. 고무줄 or 고무판 이용.
ⅱ) 평판스프링 (plate spring) : 충격을 흡수하는 작용은 크나, 감쇠가 거의 없어 반동이 크기 때문에 불리함.
ⅲ) 공기압력 방식 : 다소의 감쇠성 있음. 평판스프링과 거의 비슷.
ⅳ) 올레오식 : 공기압력에서 보완. 보통 가장 多 사용. but 기름의 점성이 기후의 영향을 많이 받아 올레오식을 쓸 수 없는 극한지방에서는 공기압력식이 사용됨.
- 올레오 스프링식
- 올레오 공압식 : 작동유가 오리피스(orifice)를 통과할 때의 저항을 이용해 충격에너지를 열로 변환시킴 -> 감쇠작용 완벽함.
Ⅳ. 항공재료
1. 금속재료
① 알루미늄 합금(AA) : 듀랄루민 이라고 부름. 가볍고, 강함. 부식에 잘 견딤.
항공기 기체의 재료로 가장 많이 사용.
② 강(steel)과 특수강 :
ⅰ) 크롬-몰리브덴 강 : 착륙장치의 다리부분, 엔진 마운트 등 고강도 부분에 많이 사용.
볼트, 너트 재료로도 사용.
ⅱ) 스테인레스 강 : 단순히 녹을 방지하기 위한 것과 내열을 목적으로 하는 것이 있음.
내열합금은 제트엔진의 꼬리 파이프, 엔진나셀, 방화벽 등에 사용.
③ 니켈 합금 : 내열합금.
④ 마그네슘 합금 : 매우 가벼운 금속. 습기에 잘 부식. 대형부품에 많이 사용.
⑤ 동합금 : 매우 연하여 가공하기 쉬움. 관의 형태로 연료, 유압계통에 많이 사용.
⑥ 티타늄 합금 : 내열 합금으로 多 사용. 제트엔진의 꼬리파이프를 싸고 있는 외판에 사용.
물리적 성질은 강과 알루미늄 합금의 중간 정도. AA 보단 약함.
⑦ 소결 합금 : 세라믹의 분말과 니켈, 크롬 등을 결합재로 섞어 가열하여 소결 시킨 것.
금속과 도자기의 중간 정도. 극초음속 비행에서의 공력가열부에 쓰일 수 있음.
2. 복합재료
① 두 종류 이상의 재료를 일체화하여 단일 재료로는 얻을 수 없는 우수한 성질을 갖도록 한 합성 재료.
② 섬유강화수지 (FRP : fiber reinforced plastic) : 유리, 탄소, 보론, 강도가 큰 유기섬유 를 에폭시 수지와 같은 모재로 고정시킨 복합재.
③ 금속 재료에 비해 강고중량비와 강성중량비가 매우 우수.
Ⅴ. 구조 설계제작 및 시험
1. 구조 설계
① 안전수명설계 : 항공기의 계획된 설계수명 기간 내에는 구조에 작용하는 모든 하중에 대 하여 부재가 파손되지 않을 정도의 응력이 작용하도록 설계하는 기법.
② 페일세이프 설계 : 비행 도중에 구조의 일부가 파손되어도 치명적인 사고가 되지 않고 최소한 착륙할 때까지는 안전하게 비행을 계속할 수 있도록 설계하는 기법.
③ 손상허용설계 : 기체의 구조부재에 발견되지 않는 결함이 반드시 있다고 가정하고 피로 와 부식에 의한 재료의 약화나 비행 중 새와의 충돌로 인한 파손이 생길지라도 치명적인 사고가 되지 않도록 대비하는 설계.
2. 제작
① 기체조립 : 치공구가 반드시 필요. 허용오차 고려.
② 금속의 접합 방법 : 리벳팅, 납땜, 브레이징, 용접 등.
* 참고자료 : 항공우주학개론 제 4 판, 박문규, 경문사
개인자료.

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