[논문]헬리콥터 복합재료 꼬리로터 블레이드 피로시험

[국내논문] 헬리콥터 복합재료 꼬리로터 블레이드 피로시험
Farigue Tests of Composite Tail Rotor Blade of Helicopter 원문보기

송근웅 (한국항공우주연구원) , 장준환 (대한항공) , 정재권 (국방과학연구소)

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본 논문에서는 여러 가지 피로시험 기법 중 KARI에서 적용하는 시험 기법과 시험 수행 및 그 결과에 대해 기술하였다.
피로시험에서 안전수명 개념은 균열(crack)이 발생하는 시점을 평가하여 교체시기(replacement time)를 결정하는 것이 목적이며, 파손안전 개념은 이미 적용되어 있는 균열 또는 결함(flaw)의 성장 특성 (crack growth characteristics)을 평가함으로써 균열 및 결함의 길이가 임계치에 도달하는 시점을 평가하여 검사주기(inspection interval)를 설정 하는 것이 목적이다. 또한 내결함 안전수명 개념은 이미 적용되어 있는 균열 또는 결함이 성장하는 시점을 평가함으로써 검사주기를 설정하며, 검사주기가 목표수명을 만족하는 경우에는 검사주기를 별도로 설정하지 않는다.

헬리콥터 꼬리블레이드의 피로시험은 Attachment part와 Airfoil-section part로 나누어 시험하였다.
꼬리로터 블레이드 Attachment 부위 피로시험은 BS-0 단면의 로빙스파에 대한 피로특성 평가를 위해 수행되었으며, 유압작동기를 이용하여 원심력을 부가하였다. Airfoil 부위 피로시험은 구조적으로 가장 취약한 부위인 BS-600 단면에 적용된 복합소재의 피로특성을 평가하기 위해 원심력과 굽힘하중을 부가하였다.
꼬리로터 블레이드 Attachment 부위 피로시험은 BS-0 단면의 로빙스파에 대한 피로특성 평가를 위해 수행되었으며, 유압작동기를 이용하여 원심력을 부가하였다. Airfoil 부위 피로시험은 구조적으로 가장 취약한 부위인 BS-600 단면에 적용된 복합소재의 피로특성을 평가하기 위해 원심력과 굽힘하중을 부가하였다. 시편이 장착된 각각의 형상은 아래 그림 2와 같다.

KARI에서는 내결함 안전수명 개념을 바탕으로 헬리콥터 복합재료 꼬리블레이드에 대한 피로수명 평가를 수행하였다. 제작결함과 충격손상을 적용한 시험시제에 S-N 시험법으로 하중을 부가하였으며, 시험 데이터 분석을 통해 생성된 피로수명 곡선으로 복합재료 꼬리로터 블레이드의 피로 안전수명을 평가할 수 있었다.

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