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논문 : 복합재료 항공기 동체 부품 설계

Papers : Component Design of a composite Aircraft Fuselage

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.30 no.1, 2002년, pp.65 - 74  

김성열 ,  이수용 ,  박정선

초록
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항공기 동체의 주 구조를 이루는 스킨, 스트링거, 프레임을 복합재료 부재료 대체하여 파손 및 좌굴에 대해 유한요소해석을 수행하였다. 각 부재의 하중은 기존 항공기 MD90-30의 하중을 적용하였으며, 스트링거, 프레임은 I, Z, T-type의 3가지 단면형상을 선정하여 해석하였다. 복합재료 부재의 적층각, 적층수에 따른 부재의 특성을 알아보고, 단면형상에 대한 비교를 수행하였다. 해석결과 파손은 적층각에 좌굴은 적층수에 많은 영향을 받으며, 스킨, 스트링거는 좌굴이 프레임은 축방향 하중에 의한 파손이 부재 설계의 중요한 요소임을 알 수 있었다. 스트링거, 프레임은 준등방성 적층의 경우 [0/60/-60]적층이 좋은 결과를 갖는 것을 알 수 있었고 단면형상에 대해서는 I-type이 가장 좋은 결과를 보였다. 또한 기존 알루미늄 부재와의 비교를 통해 복합재료 부재의 경량성을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Composite materials are used for main structural components of aircraft fuselage such as skin, stringer and frame to reduce weight. Failure and buckling analysis of the composite fuselage components have been done for structural design. The loads of MD90-30 are applied to each component. Various sha...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 항공기 동체 주 구조물의 설계조건을 만족하는 복합재료 부품을 설계 개발하는 것으로 세미모노코크 구조를 갖는 기존 항공기 동체의 주 구조를 이루는 스킨, 스트링거, 프레임을 복합재 료부재 로 대 체 하여 유한요소해석을 수행 하였다. 기존의 항공기 하중자료[6, 7, 8]를 복합재료 부재에 적용하여 복합재료 부재의 단면형상과 적층 각, 적층수에 따른 응력해석, 파손, 좌굴해석을 통해 위의 변수(단면형상, 적층수, 적층각) 들에대한 각 복합재료 부재의 특성을 알아보고 기존 알루미늄 부재와의 경량성을 비교하여 설계하고자 한다.
  • 본 연구에서 항공기 동체의 주 구조물을 이루는 스킨, 스트링거, 프레임에 대하여 실제 기존 항공기의 하중자료를 가지고 복합재료 부재에 적용, 부재의 type과 적층각, 적층수에 따른 응력해석, 파손, 좌굴해석을 통해 각 변수들에 대한 복합재료 부재의 특성을 알아 보았다.
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참고문헌 (10)

  1. Michael C. Y. Niu, Composite Airframe Structure, Conmilit press LTD, Hong Kong. 1992 

  2. C. S. Hong and S. M. Jun, "Buckling Behaviar of Laminated Composite Cylindrical Panel with Initial Imperfections," Recent Developments in Buckling of Structures, ed by. D. Hui et al., PVP-Vol. 183, AD-Vol. 18, ASME, New York, 1989, PP. 9-15. 

  3. J. N. Dickson, R. T. Cole, and J. T. S. Wang, "Design of stiffened composite panels in the Post-Buckling Range," Fibrous Composites in Structural Design, Plenum Press, New York, 1980, pp. 313-327. 

  4. 이인철, 홍창선, “보강된 복합적층 패널의 좌굴 및 좌굴후 거동,” 대한기계학회 춘계학술발표회 초록집, 1994, pp. 67-69. 

  5. 권진희, “Z-단면 복합재 스트링거의 크리플링 해석,” 한국복합재료학회지, 제12권, 제6호, 1999, pp. 65-73. 

  6. T. J. Stapleton, and E. A. Hoover, Fuselage Nose Internal Loads Analysis, Vol. 3, Mcdonnell Douglas, 1992, pp 3.17-3.19. 

  7. T. J. Allen, MD90-30 Fuselage Loads Analysis Technical Report, Mcdonnell Douglas, 1992, pp. 2.2-2.27. 

  8. H. Harder. and E. Hoover, Fuselage Primary Structural Strength, Vol. 1. Mcdonnell Douglas, 1993, pp 1.8.1-1.10.29. 

  9. E. F. Bruhn, Analysis and Design of Flight Vehicle Structures, S. R. Jacobs & Associates Inc., 1973 

  10. James M. Whitney, Structural Analysis of Laminated Anisotropic Plates, Technomic Publishing AG. Pennsylvania, 1987. 

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