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헬기용 블래더형 축압기 조립체의 가속수명시험 설계
Accelerated Life Test Design of Bladder Type Accumulator Assembly for Helicopter 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.8, 2018년, pp.239 - 245  

김대유 (금오공과대학교 기계시스템 공학과) ,  허장욱 (금오공과대학교 기계시스템 공학과)

초록
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최근 무기체계의 개발에서 핵심부품 구성품의 신뢰성 시험이 국방전력발전 업무훈령 규정에 반영되고 각 종 부품의 복잡도의 증가로 인하여서 신뢰성의 중요도가 강조되고 있고 그에 따라서 신뢰성 시험의 중요성 또한 강조되고 있다. 또한 핵심 구성품의 수명시험 비용과 기간을 단축하기 위해서는 가속수명시험 기법의 적절한 적용이 요구되어 있다. 그러므로 본 논문에서는 헬기에 장착되는 블래더형 축압기를 대상으로 한 신뢰성시험 설계 방법을 연구하고 신뢰성 시험 설계에 필요한 프로세스를 제시 하였다. 축압기의 신뢰성 시험을 설계하기 위해 고장률예측, 고장모드 영향 분석, 고장나무분석 등의 기법을 이용하여 주요 고장모드와 고장 메커니즘을 조사하고 2-Stage QFD를 통하여서 각 고장모드의 우선순위 및 중요도를 체크함과 동시에 주요 스트레스 인자를 분석하여 적절한 가속 모델을 선택했다. 그리고 필요 시료 수와 신뢰도 수준 및 각각의 스트레스 조건에 따라서 무고장 시험 설계법을 참고하여 정상상태의 신뢰성시험을 설계하였고 또한 선택한 가속 모델을 사용하여 계산한 가속계수에 따라 가속 수명시험시간을 계산하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The importance of reliability in the development of weapons systems and reliability tests has been emphasized recently. Therefore, this study evaluated a reliability test design method of a bladder type accumulator and proposed a process for reliability test design. To design the reliability test of...

주제어

#Accelerated Life Test   #Accumulator   #Failure Mode Effect & Analysis   #Fault Tree Analysis   #Reliability Test   #Risk Priority Number  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 따라서 본 연구에서는 헬기용 핵심 구성품으로 블래더형 축압기를 대상으로 신뢰성 시험 수행을 위한 파라미터를 산출하기 위한 고장률 예측, FTA 및 FMEA를 통하여 주요 고장모드와 고장 메커니즘을 조사하였으며, 2-Stage QFD를 통하여 주요 스트레스 인자를 도출하여 가속모델에 따른 가속수명시험을 설계하였고, 이를 통하여 신뢰성 시험 추진방법을 제시하였다. 그리고 가속 조건과 신뢰수준에 따른 시험시간을 계산함으로써 시험시 간에 영향이 큰 파라미터들을 산출하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 헬기용 핵심 구성품으로 블래더형 축압기를 대상으로 신뢰성 시험 수행을 위한 파라미터를 산출하기 위한 고장률 예측, FTA 및 FMEA를 통하여 주요 고장모드와 고장 메커니즘을 조사하였으며, 2-Stage QFD를 통하여 주요 스트레스 인자를 도출하여 가속모델에 따른 가속수명시험을 설계하였고, 이를 통하여 신뢰성 시험 추진방법을 제시하였다. 그리고 가속 조건과 신뢰수준에 따른 시험시간을 계산함으로써 시험시 간에 영향이 큰 파라미터들을 산출하였다.

대상 데이터

  • 9192와 45,622H가 계산되었으며, 고장률 예측 상위 5개 부품을 Table 1에 나타내었다. 표로부터 블래더가 가장 높은 고장률을 나타내었고, 유니온, 유체포트, 포핏이 동일한 고장률로 예측되었으며, 이러한 결과는 FTA의 Critical Path에서 주요 고장모드를 나타내는 부품과의 비교를 통해 수명시험 항목 선정의 기준자료로 사용하였다.

데이터처리

  • 이 때, 신뢰도의 척도는 고장률의 역수로서 MTBF로 정의할 수 있으며, ARW(Airborne Rotary Wing) 환경조건과 38℃ 온도조건을 대상으로 Relex 2011을 사용하여 분석하였다. 축압기 조립체에 대한 고장률 및 MTBF는 분석결과 각각 21.

이론/모형

  • FMEA 및 FTA 수행결과 도출된 고장모드 중 축압기의 성능에 영향을 미치는 스트레스 인자를 식별하기 위하여 QFD(Quality Function Deployment)를 수행하였다. QFD 1단계에서는 Table 3과 같이 블래더, 유체포트및 하우징에 대한 각각의 고장과 온도, 진동, 압력, 먼지및 충격의 관계를 나타내고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
군용 및 민수용 헬기의 수명시험이 중요한 이유는? 군용 및 민수용 헬기는 지상장비와 달리 고장이나 파손시 인명 및 재산에 막대한 피해를 초래하기 때문에 수명시험은 매우 중요하다. 따라서 최근 군용 헬기를 포함한 무기체계의 경우 핵심 구성품은 일반적으로 수명시험을 수행하고 있으며, 이를 통해 신뢰성을 보증토록 하고 있다.
축압기의 성능에 영향을 미치는 스트레스 인자를 식별하기 위하여 QFD를 수행한 결과는? 주요 스트레스 인자 도출 결과 고온이 가장 큰 영향을 미치는 인자로 식별되었고, 이와 관련된 주 고장모드 및메커니즘은 온도에 의한 블래더의 부서짐이며, 고장영향은 블래더형 축압기의 질소가스 내부 누설 방지기능의 상실이다[7, 8].
신뢰성 시험 수행을 위한 사전 자료수집 대상으로 무엇이 있는가? 따라서 최근 군용 헬기를 포함한 무기체계의 경우 핵심 구성품은 일반적으로 수명시험을 수행하고 있으며, 이를 통해 신뢰성을 보증토록 하고 있다. 신뢰성 시험 수행을 위해서는 먼저 신뢰성 시험 설계 시 요구되는 사전 자료를 수집하여야 하며, 자료수집 대상으로는 정상시험, 고장모드 및 고장메커니즘의 종류, 신뢰성 요구조건 등이 있다[1].
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참고문헌 (14)

  1. Reliability in automotive and mechanical engineering, Bertsche, Bernd, pp.183-185, 2016. 

  2. K. H. Lee, W. Y. Yun, "Accelerated Life Test Design for Vacuum Cleaner Motors", Journal of Applied Reliability, Vol.9, No.1, pp.47-58, 2009. 

  3. H. Eom, S. Wei, H. Kim, H. Lee, "A Study on Accelerated Life Test Method of Blower Motor", Proceedings of KSAE Annual Spring Conference, pp.1619-1624, 2011. 

  4. Department of Defense, Defense Force Development Business instruction, pp.62-63, 2018. 

  5. M. Seo, Y. Yoo, H. Lee, Y. Cho, "Oil hydraulic system diaphragm type accumulator for construction machinery", Proceedings of KSAE Annual Spring Conference, pp.1041-1044, 2016. 

  6. S. J. Lee, Y. K. Kim, C. H. Lee, H. W. Im, "How to determine reliability test items first through FMEA and QFD", Proceedings of the Korea Reliability Society Conference, pp.74-81, 2016. 

  7. M. S. Chang, D. C. Baek, J. H. Lee, J. W. Park, B. O. Choi, C. H. Ahn, "Reliability Analysis of Rubber Parts Using Accelerated Degradation Test", Proceedings of KSME Annual Spring Conference, pp.13-13, 2017. 

  8. Agency for Technology and standards, "Oil Hydraulic System-Bladder Type Accumulator", pp.5-9, 2003. 

  9. G. S. Yu, N. R. Lee, Y. H. Yeo, B. C. Lee, "Accelerated Life Prediction of the Rubber for Combat Boots", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol.16, No.12, pp.8637-8642, 2015. DOI: https://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.12.8637 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. G. C. Lee, Y. B. Lee, B. O. Choi, K. S. Lee, J. S. Choi, "A study of improving the life characteristic for hydraulic hose assembly", Proceedings of KSME Annual Spring Conference, pp.526-529, 2014. 

  11. C. S. Woo, H. S. Park, D. H. Joe, Y. S. Jeon, J. Y. Kim, "Useful Lifetime Prediction of Rubber Material by Using Accelerated Test", Proceedings of KSME Annual Spring Conference, pp.264-265, 2010. 

  12. J. Park, S. Lee, H. Jang, G. S. Kim, J. Yang, "Prediction of Characteristics Life of the Rubber Gasket", Journal of Applied Reliability, Vol.10, No.4, pp.213-235, 2010. UCI: http://uci.or.kr/G704-SER000010073.2010.10.4.003 

  13. A. Kleyner, J. Boyle, Demonstrating Product Reliability Theory and Application, pp.1-5, 2002. 

  14. I. Y. Yang, J. G. Kang, S. W. Yu, G. T. Oh, Y. G. Na, "Development of Accelerated Life Test Method for Constant Electrical Potential Electrolysis Gas Sensor", Journal of Applied Reliability, Vol.16, No.3, pp.180-191, 2016. UCI: http://uci.or.kr/G704-SER000010073.2016.16.3.005 

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