[논문]T-50 전기체 내구성시험 시험하중 설계기술 연구

정재권; 이기범; 양명석; 설창원

doi:10.5139/jksas.2004.32.3.082

T-50 전기체 내구성시험 시험하중 설계기술 연구
A Study on the Test Load Simulation Technique for T-50 Full Scale Durability Test 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.32 no.3, 2004년, pp.82 - 87

정재권 (국방과학연구소) , 이기범 (국방과학연구소) , 양명석 (국방과학연구소) , 설창원 (국방과학연구소)

초록
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항공기 구조 개발에 관련된 MlL-HDBK-1530 에는 구조 건전성을 확보하기 위한 요구사항이 기술되어있다. 기체 구조의 내구성 및 손상허용성은 요구항목 중의 하나로서 관련 규격서의 요구조건과 절차에 따라 해석 및 시험을 통하여 입증되어야 한다. 본 논문에서는 T-50 항공기 (고등 훈련기)의 안전성 및 내구성 평가를 위한 전기체 내구성 시험하중 설계에 대하여 기술하였다. 내구성 시험하중 설계는 대한민국 공군과 미군사규격서의 요구조건 및 절차에 따라 수행되었다. 실제 비행상태 구현을 위한 전기체 부유식 시험조립 기법과 비행대비행 하중 스펙트럼의 모든 하중을 정확하게 모사 할 수 있는 시험 하중 최적화 기법 및 6-자유도 평형기법을 개발하여 적용하였다. 개발된 기법은 향후 항공기 전기체 구조시험을 수행하는데 있어서 유용한 시험하중 설계 기법임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The general requirements to achieve the structural integrity of the airframe are described in the military specification, MIL-HDBK-1530. One of these requirements is the durability and damage tolerance of the airframe, which should be shown through the analysis and test based on the related specifications. This paper describes the full scale durability test load simulation to evaluate the structural safety and durability of the advanced trainer, T-50. The test load simulation was performed according to the procedure in the military specification and the KAF contract requirements. The durability test design technique which involve the floating test set-up, the optimal test load simulation method, and the 6-DOF test article balance method to secure the real flight conditions as many as possible. It was confirmed that this method will be available in a similar full-scale airframe structural test in future.

주제어

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문제 정의

T-50 항공기 전기체 내구성시험 중 실제 비행 상태를 구현하는 항공기 전기체 시험하중 모사기법을 개발하기 위하여 항공기의 6 자유도 운동을 제어할 수 있는 전기체 부유식 시험조립 기법을 개발하였다. 또한 총 7, 933 종의 복합하중으로 구성되어 있는 다양한 하중조건을 한 번의 시험조 립으로 정확하게 구현가능토록 최적화시켰으며 항공기 전기체의 6 자유도 운동에 대한 평형기법을 개발하여 적용하였다.

제안 방법

T-50 항공기 내구성시험 수행 시 6 자유도를 갖는 유사한 비행상태를 구현하기 위한 방법의 일환으로 3차원 공간상에서 시험체의 강체이동 및 회전을 방지하기 위해 총 6 개 지점(Fig. 2, Table 1 참조)에서 지지시켰다. 즉, 완전한 6 자유도 비행상태를 구현하기 위하여 6 개의 지지점 에서 전기체 내구성시험을 수행하지 않을 때는 기체구조물을 지지하지만 시험 중에는 시험하중에 의한 하중을 전혀 부담하지 않는 전기체 부유 식(floating) 시험조립 기법을 개발하고 적용하였다.
압축형 및 인장-압축형은 치구설계 가 복잡하고 제작비용이 많은 대신에 하중부가장 치의 숫자를 줄일 수 있고 구조검사가 용이한편 이다. T-50의 경우 앞에서 언급된 3가지 방식을 모두 사용하여 아래 Table 2 및 Fig. 3과 같이 정밀한 6-자유도 시험하중이 부가될 수 있도록 하였고, 엄격한 시험요구조건에 맞도록 시험하중 부가방식을 설계 하였다. 또한 기체에 하중을 전 달하는 방법에는 3가지 방식을 사용하였는데 주 익 및 수직 미익은 Load Pad를 이용하여 분산하 중이 전달되도록 하였고, 동체는 Load Strap 및 Load Fitting을 이용하여 전달되도록 하였다.
3과 같이 정밀한 6-자유도 시험하중이 부가될 수 있도록 하였고, 엄격한 시험요구조건에 맞도록 시험하중 부가방식을 설계 하였다. 또한 기체에 하중을 전 달하는 방법에는 3가지 방식을 사용하였는데 주 익 및 수직 미익은 Load Pad를 이용하여 분산하 중이 전달되도록 하였고, 동체는 Load Strap 및 Load Fitting을 이용하여 전달되도록 하였다. 이 밖에 기체자중 및 시험치구의 무게보상을 위한 무게보상 개념은 Table 2에 나타내었다.
T-50 항공기 전기체 내구성시험 중 실제 비행 상태를 구현하는 항공기 전기체 시험하중 모사기법을 개발하기 위하여 항공기의 6 자유도 운동을 제어할 수 있는 전기체 부유식 시험조립 기법을 개발하였다. 또한 총 7, 933 종의 복합하중으로 구성되어 있는 다양한 하중조건을 한 번의 시험조 립으로 정확하게 구현가능토록 최적화시켰으며 항공기 전기체의 6 자유도 운동에 대한 평형기법을 개발하여 적용하였다.
새로이 개발된 하중모사 기법을 이용하고 전산프로그램을 통하여 시험하중 도출을 자동화 함으로써 시험하중 도출에 소요되는 인력과 시간을 상당히 절감시켰으며, 내구성시험의 개념설계 단계부터 상세설계 단계까지 치구설계, 시험장비 선정 및 시험 스펙트럼 구성 등에 필수적인 기초 하중자료의 도출을 적기에 가능케 하였다.
이러한 내구성시험의 성공 여부는 항공기가 운용 중에 부담하는 하중을 시험하중으로 모사하여 얼마나 항공기의 실제 운용조건을 정확하게 구현하는가에 달려있다. 이를 위하여 T-50 항공 기 전기체 내구성시험 시 시험하중으로 항공기가 실제 비행 중에 부담하는 하중상태를 정확하게 구현하기 위하여 6 자유도 평형기법을 이용하는 항공기 전기체 시험하중 모사기법을 개발하였고 전기체 부유식 시험조립 기법을 개발하였으며, 비행대비행 스펙트럼을 구성하고 있는 모든 T-50 항공기 전기체 내구성시험 하중을 한 번의 시험 조립으로 도출할 수 있도록 항공기 전기체 시험 하중 모사기법을 최적화하였다. 또한, 항공기 전 기체 시험하중 모사기법을 전산화함으로써 총 7, 933종에 해당하는 모든 시험하중을 도출하는데 소요되는 인력과 시간을 절감하였다.
2, Table 1 참조)에서 지지시켰다. 즉, 완전한 6 자유도 비행상태를 구현하기 위하여 6 개의 지지점 에서 전기체 내구성시험을 수행하지 않을 때는 기체구조물을 지지하지만 시험 중에는 시험하중에 의한 하중을 전혀 부담하지 않는 전기체 부유 식(floating) 시험조립 기법을 개발하고 적용하였다.
항공기 전기체 내구성시험 시 Table 3과 같이 설정한 기준점에서 모든 시험하중이 최소한의 오 차를 가지도록 전기체 6 자유도를 고려하는 최적화기법을 개발하였다.
항공기 전기체 내구성시험의 경우 시험하중 조건이 복잡하고 다양하기 때문에 내구성시험 개 념설계 단계부터 상세설계 단계까지 적기에 제공 되어야 하는 시험하중을 도출하는데 있어서 단 한번의 시험조립으로 모든 시험하중을 구현하기 위하여 최적화기법과 6 자유도 시험하중 평형기법을 개발하고 절차를 수립하였다. 이 기법 및 절차는 향후 시험하중 도출의 소요되는 인력 및시간을 절약하기 위하여 전산 프로그래밍함으로 써 전 과정을 자동화하였다(Fig.

대상 데이터

이 기법은 다음 절차의 합성방정식들에 의해 단계별로 시험하중을 수정 하고 보완함으로써 전기체의 평형기준점에서 6 자유도에 대하여 평형을 이룬 시험하중을 도줄한다. T-50 항공기의 경우는 총 7 개의 평형 보상 장치(Table 4 참조)를 이용하였으며 전기체의 평 형기준점은 FS 297.74, BL 0.00, WL112.00 에 위 치한다.

성능/효과

이를 위하여 T-50 항공 기 전기체 내구성시험 시 시험하중으로 항공기가 실제 비행 중에 부담하는 하중상태를 정확하게 구현하기 위하여 6 자유도 평형기법을 이용하는 항공기 전기체 시험하중 모사기법을 개발하였고 전기체 부유식 시험조립 기법을 개발하였으며, 비행대비행 스펙트럼을 구성하고 있는 모든 T-50 항공기 전기체 내구성시험 하중을 한 번의 시험 조립으로 도출할 수 있도록 항공기 전기체 시험 하중 모사기법을 최적화하였다. 또한, 항공기 전 기체 시험하중 모사기법을 전산화함으로써 총 7, 933종에 해당하는 모든 시험하중을 도출하는데 소요되는 인력과 시간을 절감하였다.

후속연구

이와 같이 시험하중 최적화기법 및 6 자유도 평형기법과 전기체 부유식 시험조립 기법을 이용하는 항공기 전기체 시험하중 모사기법을 개발하고 전산화함으로써 정확한 시험하중의 도출은 물론 선진국과 동등의 내구성시험 기술 기반을 확 보하는데 기여하였으며, 향후 항공기 개발 시 정 적구조시험 및 내구성시험 등 전기체 구조시험에 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (9)

"Aircraft Structural Integrity Program Airplane Requirements", MIL-HDBK-1530, 2002.
"Airplane Strength and Rigidity Reliability Requirements, Repeated Loads and Fatigue", MIL-A-8866B. 1975.
"Airplane Strength and Rigidity Ground Tests, MIL-A-8867C, 1994.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원,김호연, "T-50 전기체 내구성시험 수행계획(Vol.1)개념설계보고서", MADC-401-000671, 국방과학연구소, 2000. 6.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원, "T-50 전기체 내구성시험 수행계획(Vol.2) 시험 수행절차서", MADC-401-000672, 국방과학연구소, 2000.6.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원, "T-50 전기체 내구성시험 수행계획 (Vol. 3-9) 시험하중설계", MADC-401-000673-000679, 국방과학연구소, 2000.6.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원,김호연, "T-50 전기체 내구성시험 수행계획 기본설계보고서", MADC-401-010498, 국방과학연구소, 2001. 5.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원, "T-50 전기체 내구성시험 하중설계(Vol. 1-10)", MADC-401-010481-010490, 국방과학연구소, 2001. 5.
정재권,이기범,양명석,설창원,강휘원,김호연, "T-50 전기체 내구성시험 수행계획 상세설계보고서", MADC-401-011468, 국방과학연구소, 2001. 12.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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