[논문]F-16 항공기 브레이크 디스크 국산화 개발

[국내논문] F-16 항공기 브레이크 디스크 국산화 개발
Development of Carbon-Carbon Brake Disc for F-16 Fighter 원문보기

감문갑 (국방기술품질원) , 감정훈 (경남대학교) , 김원일 (경남대학교) , 신현규 ((주)데크) , 조대현 ((주)데크)

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따라서 본 연구에서는 F-16 탄소 브레이크 디스크의 제조에 적용된 탄소-탄소 복합재료를 국산화하고 그 제동 특성을 실험하여 항공기 시스템 운용에 적합토록 개발하고자 한다.

2와 같다. 시험방법은 실제 F-16 전투기 정상 제동시와 동일한 선속도및 디스크 단면당 압력과 디스크 단위 질량당 흡수되는 제동에너지 조건을 고려하여 시험하였다. 제동시 단위 질량당 제동에너지 흡수는 1,000 kJ/kg이다.

F-16 탄소 브레이크 디스크의 제조에 적용된 탄소-탄소 복합 재료는 주원재료인 밀도 0.40g/cc, 탄소섬유비가 25%인 탄소계 프리폼을 사용한다. 탄소 프리폼은 Oxi-PAN 및 PAN계 탄소 섬유를 이용하여, 열구배 화학증착로를 이용하여 밀도화를 수행하여 밀도 1.
40g/cc, 탄소섬유비가 25%인 탄소계 프리폼을 사용한다. 탄소 프리폼은 Oxi-PAN 및 PAN계 탄소 섬유를 이용하여, 열구배 화학증착로를 이용하여 밀도화를 수행하여 밀도 1.70~1.80 g/cc의 고밀도 탄소 복합체로 제조된다. 공정중화학증착법은 제품을 온도 및 압력의 구배에 따라 등온화학증착법, 열구배화학증착법, 압력구배화학증착법 등으로 구분된다.

1) 고도의 안전성이 요구되는 F-16 항공기 브레이크 시스템을 실험실에서 실제 항공기와 상응한 성능시험을 관성동력계를 구축하므로서 마찰특성과 제동성능을 입증할수 있었다.
2) 디스크 마찰열은 정상착륙 조건에서 600~700℃, 최대착륙 조건에서는 800~900℃ 로 나타났으며, 이상마멸이나 소부현상은 발생하지 않았다.
총 25회의 제동시험 결과로부터 Table 2 와 같이 마찰계수가 0.41, 선형마모율(Linear wear rate) 1.3 ㎛/stop/face으로 측정되었고, 제동력은 Fig 3과 같이 제동초기와 제동말기에 안정한 제동토오크를 보였다.
3) 고온도에서도 마찰력에 대한 변화가 거의 없었으며, 마찰 실험에서 1.3㎛/face/stop로 마멸 될때 마찰계수는 0.41로 나타났으며, 실제 관성동력계 수명시험시에는 0.2 이내로 나타났으며 착륙거리와 제동력은 규격기준에 벗어나지 않았다.
4)최대하중착륙 조건일때는 정상착륙보다 토오크는 10,000 in-lbs, 무게 약 300 lbs, 시간은 4초, 착륙거리는 약 800 ft가 더 증가 했으며, 항공기 제동 기준에는 벗어나지 않았다.

5)개발된 탄소 디스크는 F-16 B32 전투기의 탄소 브레이크의 성능시험 기술을 확보하므로서 향후 F-15K, KTX-II 고등훈련기 및 민간 중형항공기의 탄소 브레이크 국산화 개발의 시발점으로 기대된다.

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