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NTIS 바로가기항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.9 no.2, 2010년, pp.1 - 7
기영중 (한국항공우주연구원 로터팀) , 김태주 (한국항공우주연구원 로터팀) , 김승호 (한국항공우주연구원 로터팀)
Fatigue properties of composite materials are extremely important to design durable and reliable helicopter rotor blades. However, it is very difficult to apply conventional fatigue test loads in short period. Therefore, accelerating test speed and facilitating spectrum load realization are required...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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헬리콥터 블레이드란 무엇인가? | 헬리콥터 블레이드는 비행에 필요한 양력, 추력 및 조종력을 발생시키는 대표적인 비행안전품목(flight safety part)으로서 1980년대부터 블레이드 제작에 복합재료가 본격적으로 사용되기 시작하였다. 특히 금속재료에 비해 중량절감에 유리하며, 복잡한 형상으로의 가공성, 적층방법을 통한 기계적 물리량 변화 및 내피로(fatigue tolerance) 특성이 우수하여 블레이드 이외의 주요 비행안전품목에 섬유강화 복합재료(fiber reinforced composites)를 적용하는 비율이 증가하는 추세이다. | |
로터 블레이드 주위의 주기적인 형태의 공력 변화는 어떤 영향을 끼치는가? | 비행시 로터 블레이드 주위에 발생하는 주기적인 형태의 공력 변화는 고주기 특성의 반복하중으로 작용하여 블레이드의 피로수명에 중요한 영향을 미치게 되며, 수명요구조건 만족여부를 입증하기 위해 해석적인 방법뿐만 아니라 실물 블레이드 시편을 이용한 피로시험을 수행하는 것이 필요하다. 복합재 블레이드의 피로평가는 회전익 항공기의 감항인증규정인 FAR-27/29[1]과 AC-27/29[2]에 제시된 바와 같이 안전수명(safe life), 내결함 안전수명(flaw tolerant safe life) 또는 파손안전(fail safe) 개념에 따라 독립적 또는 결합 적용하여 수행할 수 있다. | |
실물 복합재 헬리콥터로 공진현상을 이용할 때 결과는 무엇인가? | S-N 형식의 피로평가 방법을 적용하여 실물 복합재 헬리콥터 블레이드의 피로시험을 수행하였다. 일반적으로 구성품 수준의 경우 시험하중부가속도가 0.5~1Hz 수준이나, 공진현상을 이용함으로써 4.5~5Hz까지 증가시킬 수 있어 피로시험 수행에 소요되는 기간을 8배 이상 단축시킬 수있었다. 또한 원심력을 부가하기 위한 유압작동기와 서보밸브 블록 사이에 축압기를 연결하여 유압댐퍼(hydraulic damper) 기능을 수행하도록하였으며, 이를 통해 블레이드 공진에 의한 원심력의 동적 변화를 저감시킬 수 있었다. 안전수명 개념에 근거하여 복합재 블레이드의 피로시험을 수행하기 위해 필요한 시편의 형상, 하중측정센서 보정, 시험하중 적용 및 S-N 형식의 피로수명 평가 방법을 확립하였으며, 본 연구결과는 회전익 항공기용 로터 블레이드의 피로평가 뿐만 아니라 풍력발전용 블레이드와 동적인 하중이 피로수명에 중요한 영향을 미치는 복합재료 구조물의 피로수명 평가에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다. |
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