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항공기 피로수명 입증방법 연구
Study on aircraft fatigue life substantiation method 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.24 no.1, 2016년, pp.41 - 46  

김성준 (한국항공우주연구원 항공기술연구소) ,  김태욱 (한국항공우주연구원 항공기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper reviews and summarizes overall fatigue substantiation method of aircraft. The fatigue substantiation method has been studied using the related regulation and examples of industry application. And the comparisons of fatigue substantiation procedure between safe-life and damage tolerance de...

주제어

#피로 입증   #고정익   #회전익   #손상허용   #안전 수명  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 고정익 항공기와 회전익 항공기 및 설계 방법에 따른 피로수명을 입증하는 방법과 절차에 대하여 검토하였다. 크게 안전 수명과 손상허용 입증방법에 대하여 설명하였으며 피로수명 입증을 위한 해석과 실험 방법에 대해서도 설명하였다.
  • 하지만 해외전문가 또한 개인 경험한 해외 항공기 개발사의 피로입증 방법을 제공하였지만 인증 방법에 대한 전체적인 조망은 제시하지 않았다. 본 연구에서는 규정을 근거로 고정익과 회전익 항공기의 피로입증 방법 및 절차를 검토하고 제안하였다. 안전 수명(Safe life) 설계는 구조물의 손상을 허용하지 않는 방법으로 설계 수명 내에서 균열 등의 손상이 발생하지 않아야 한다.
  • 각 구성품의 피로입증 방법은 다소 차이가 난다. 본 연구에서는 기체와 로터시스템에 대한 입증 방법을 고찰하려한다.
  • 본 절에서는 고정익과 회전익을 구분하여 피로수명을 입증하는 방법을 검토하였다. 관련 규정과 항공사별 적용 예를 해석과 실험적인 부분에서 비교하였다.

가설 설정

  • 손상허용 안전 수명(Flaw tolerant safe life) 설계는 초기의 손상에 대해 균열 진전을 허용하지 않는 방법과 균열진전을 허용하되 설계 수명 내에서 임계균열 길이까지 성장하지 않고 잔류강도가 요구조건을 만족됨을 보이는 방법이 있다[2]. 금속재 구조물은 초기균열을 가정하여 입증하고, 복합재 구조물은 충격 및 인위적인 손상을 구조물에 적용하여 설계 수명 내에서 손상이 진전하지 않음을 입증한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고정익에 대한 피로수명입증 방법은 무엇이 있는가? 고정익에 대한 피로수명입증은 손상허용 (Damage tolerance)과 안전-수명(Safe-life) 입증방법이 있다. 이와는 별도로 구조물의 경제 수명을 입증하는 요구조건도 있다[3~4].
항공기의 피로수명 입증방법을 검토하는 주체 누구인가? 항공기의 피로수명 입증 방법은 항공기의 종류와 설계 방법에 따라 차이가 난다. 항공기의 피로수명 입증방법을 검토하는 주체는 크게 항공기 제작사, 항공기 운용사 및 감항당국 (Airworthiness authority)이다. 본질적으로 항공기 인증 시 발생하는 문제는 경제적인 요소 (Economy)와 안전(Safety)이다.
낮은 직접운용비용이란 무엇을 의미 하는가? 항공기 운용사는 낮은 직접운용비용(Direct operation cost)을 원한다. 이는 최소의 유지비용, 단순한 검사, 긴 검사 주기 및 단순한 수리 방법 등을 요구한다. 동시에 충분한 정적 및 피로강도를 유지해야 한다.
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참고문헌 (22)

  1. Schijve, J., "Fatigue damage in aircraft structures, not wanted, but tolerated?", International Journal of Fatigue, Vol. 31, pp. 998-1011, 2009. 

    상세보기 crossref

  2. 송지호, "변동하중하의 피로파괴,"대한기계공학회지, 제 30권, 제2호, 1990 

  3. FAR Part-25, Airworthiness standards: Transport category airplanes 

  4. AC 25.571, Damage tolerance and fatigue evaluation of structure 

  5. MIL-STD-1530A, Aircraft structural integrity program, Airplanes requirements 

  6. Hoffman M. E, 2000, Hoffman P. C., "Corrosion and fatigue research - structural issues and relevance to naval aviation," International Journal of Fatigue, Vol. 23, pp. 1-10, 2001. 

    상세보기

  7. AC 23-13A, Fatigue, fail-safe, and damage tolerance evaluation of metallic structure for part 23 airplanes 

  8. MIL_A-8866, Airplane Strength and Rigidity Ground Test 

  9. MMPDS-04, Metallic Material Design Data Acceptable to Government Procuring or Certification Agencies 

  10. Ralphi, I. S., Ali, F., Robert, R. S. and Henry, O. F. "Metal Fatigue in Engineering,' John Wiley & Sons, Inc., 2001. 

  11. DEF STAN 00-970, Part 1 Section 3, Leaflet 35, Fatigue, Safe-life substantiation 

  12. 이무형, 박일경, 김성준, 안석민, "소형 항공기 엔진 마운트 구조물의 피로 건전성 평가," 한국항공운항학회지, 제 19권 제 4호, pp. 58-66, 2011. 

    원문보기 상세보기

  13. Walker, E. K., "The effect of stress ratio during crack propagation and fatigue for 2024-T3 and 7075-T6", ASTM-STP, pp. 462, 1970. 

  14. Willenborg, J., Engle, R. M. and Woof, H. A., "A crack growth retardation model using an effective stress concept," AFFDL-TM-71-1-FBR, 1971. 

  15. AC 20-107B, Composite aircraft structure 

  16. MIL-HDBK-17, Composite materials handbook 

  17. FAR Part-27, Airworthiness standards: Normal category rotorcraft 

  18. FAR Part-29, Airworthiness standards: Transport category rotorcraft 

  19. AC-27-1B, Certification of normal category rotorcraft 

  20. AC-29-2C, Certification of transport category rotorcraft 

  21. Kee, Y. J., Kim, S. H., Lee, H. C., Han, J. H. and Jeoung, J. K.,"Application of Flaw Tolerance Methodologies to Helicopter Rotor Blade Fatigue Life Evaluation," KSAS Spring Conference, pp. 169-174, 2011. 

  22. Helicopter fatigue design guide, Advisory group for aerospace research and development, NATO, AGARDograph AGARD-AG-292, November 1983. 

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