초록 ▼

1. 경량 구조물 성형 및 제작 기술 개발 고온용 복합재료 금형을 이용한 금형의 특성을 향상시키고 이금형을 이용한 성형 연구하는데 중점을 두었다. 헬기 elevator 및 cowling 제작하기 위한 고온용 (350℉) 복합재료 금형을 설계 및 제작하였다. 헬기 elevator의 경우 Foam core를 갖는 elevator를 성형토록 금형이 설계 되었고 autoclave 대신 오븐에서 autoclave와 동등한 효과가 있는 방법을 개발하여 제작하였다. cowling은 autoclave를 이용하여 성형 연구하였다. 제작된 ele

1. 경량 구조물 성형 및 제작 기술 개발 고온용 복합재료 금형을 이용한 금형의 특성을 향상시키고 이금형을 이용한 성형 연구하는데 중점을 두었다. 헬기 elevator 및 cowling 제작하기 위한 고온용 (350℉) 복합재료 금형을 설계 및 제작하였다. 헬기 elevator의 경우 Foam core를 갖는 elevator를 성형토록 금형이 설계 되었고 autoclave 대신 오븐에서 autoclave와 동등한 효과가 있는 방법을 개발하여 제작하였다. cowling은 autoclave를 이용하여 성형 연구하였다. 제작된 elevator의 열변형 연구가 System 4000 strain measurement system에 의해 수행되었고 이 결과는 NISA를 이용한 열응력 분석결과와 비교되었다. 금형의 특성규명 및 특성평가가 수행된 한편 Cf/Epoxy Prepreg의 최적 성형 공정 연구와 기계적 특성 평가도 수행 하였다. 복합재료 수평미익 및 수직 미익 개발 연구에서는 FAR 23에 의거한 하중해석을 통하여 수평/수직 미익 및 조정면(elevator, rudder)의 순항, 기동비행, 돌풍조건의 극한 하중해석을 하였고 성형/조립의 향상을 위한 설계 검토한 후 조립의 용이성 및 구조적 성능 향상을 위한 구조개념을 설정하였다. 구조해석에서는 CATIA/NASTRAN/PATRAN이 이용되어 파손강도, 좌굴강도, bearing강도등을 평가 하였고 autoclave를 이용한 단품성형 및 접착제를 이용한 구조물 조립 제작을 수행 하였다. 또한 levator의 full scale 정적구조 시험을 통하여 하중부가방법, 시험 지그 설계 및 제작, 시험방법 등의 연구도 수행하였다. 항공기용 복합재료 및 구조물 연구에서는 대상항공기 및 구조물을 선정하여 복합재료 구조물의 특성연구 및 개념설계를 하였다. 이 부분에는 조종면의 특성연구 및 개념설계, 항공기 인증절차연구등이 포함되어 있다. 공력 및 구조 모델링 및 해석은 ARGON & CARTIA로 수행하였다. 상세설계 및 성형 연구에는 cocure tool 설계 및 제작, 상세 도면 작성, 구조물 성형 제작등이 포함되었다. 항공기용 Prepreg 제조기술 연구에서는 수지 분석을 통한 formulation 배합 기술이 개발되었고 저욘용과 pot life가 아주 긴 Cf/Ep Prepreg 제조기술을 확립하였고 그물성이 파악 되었다. 또한 epoxy/carbon을 제작하여 coating 평가를 하였다. 복합재료 rudder 개발 연구에서는 치공구 소재가 경험하게되는 thermal cycle을 최단 시간에 복합재료에 부과 할 수 있게 하기 위하여 177℃ 항공용 복합재료의 표준경화조건을 묘사한 RT-177℃ thermal cycle 조건을 고안 확립 하였으며 치공구소재의 반응 특성 연구 및 equivalent cycle time(ECT) 개발등을 수행 하였다. 또한 rudder 공정 연구에 따른 복합재료 구조물의 물성 비교연구와 환경변화에 따른 구조물의 기계적 특성이 분석되었다. 또한, H/C 샌드위치 구조물의 repair연구를 수행하면서 tool 및 rudder의 시작품 모형제작을 병행하였다.2. 복합재료 Autoclave 대체 성형기술 개발 가. 연구 개발의 최종 목표 1) Autoclave 성형공법의 대체기술 개발로 아래의 사항중 하나 이상을 만족하는 성형 공정 개발 (섬유함유율 50%이상, 공정 cycle 시간 30분이하, 구조물 크기 5m 이상) 2) 위의 사항을 가능케 하도록 Advanced Pultrusion 기술 개발, ARTM 성형기술 확립, 진공성형법을 이용한 고성능의 대형 복합재료 구조물의 제조기술 개발 및 성능 평가기술 확보 (복합재료 모노코크형 구조물 고속 성형기술 개발, 섬유강화 복합재료의 열변형 규명) 나. 연구 개발 목표의 성격 1) 생산성의 향상으로 경제성 확보 (제품 공정 사이클의 단축, 공정 설비 간소화) 2) 고 품질화 (섬유 함유율 증대 (50% 이상), 결함 극소화 (1% 이하)) 3) 치수 안정성 확보 - 열변형 극소화 (0.1% 이하)3. 내열 구조용 탄소 복합재료 개발 가. 최종 연구개발 목표 ○ 복합재료를 제조하는 CVI방법을 개선시켜 빠르고 균일하게 제조할 수 있는 새로운 pulse CVI 공정을 개발하고 특성평가를 통해 brake disk나 nozzle등 고온구조용 복합재료제품 생산에 활용 ○ 운송기기 제동 시스템의 제동력 및 내구성을 향상시키고 GR에의 대응으로 무공해 마찰재 개발 나. 당해년도 연구개발 목표 ○ Pulse CVI 공정기술 개발 ○ 소형 BD 시제품 제작 ○ 마찰계수 (효력) 10% 이상 안정화 ○ 신속한 마찰특성 평가기술 개발

Abstract ▼

1. Development of Light Composite Structures and its Process Technology In the study composite tooling, the characteristics of the composite tooling are researched and its research areas are as follows; - Characteristic analysis of high temperature composite tooling resins - modeling of resin imp

1. Development of Light Composite Structures and its Process Technology In the study composite tooling, the characteristics of the composite tooling are researched and its research areas are as follows; - Characteristic analysis of high temperature composite tooling resins - modeling of resin impregnation - Design and analysis of Master Mold - FEM analysis of thermal deformation on Master Mold In the study of aircraft structure, by performing the reverse design for AI skinned elevator of DASH - 8, the structural characteristics are obtained and the design technique for composite elevator is proposed. The materials propperties needed for structural design fo composite elevator is obtained by performing material testing using locally produced test specimens. In designing with composite materials layups, the layup sequences are decided based on the strength design criteria. Evaluation of the composite layup sequences are carried out by calculating the applied stresses using Box Beam analysis. The study of developing carbon prepregs for aircraft structures is in the development of process technology for CF Prepreg and the content of the study is as follows; - Locally produced Raw Material - Process technology for CF Prepreg - Process thchnology for Thick Composites - Material properties for Cured Laminate The CF prepreg that will be developed from this study will have shelf life of 5 - 6 months at room temperature whereas other CF prepregs' shelf life is 3 ~ 6 months at - 20˚2. Development of Non-Autoclave Manufacturing Processes of Composite Materials In that first year research, emphasis was placed on the following four topics in order to develop non-autoclave manufacturing technologies for composite structure. - Development of pultrusion technology Development of thermoplastic composites pultrusion technology Development of computer software for simulating the pultrusion process - Development of vacuum bag molding process for large composite structures Vacuum bag molding of Glass/Epoxy laminates (Thickness : 12㎜, 2.0㎜) Development of reusable vacuum bag system Mechanical characterization of vacuum bag molded parts Design of composite structures for ultra light aircraft and manufacture of the mold - Manufacture of composite monocoquestructures Development of monocoque manufacturing process with internal pressurization Manufacture of composite mold Manufacture of monocoque structures - Analysis of process induced deformation Analysis of spring-in phenomenon 3. Carbon/carbon compsites were fabricated by pulse chemical vapor infiltration (Pulse CVI) in which cycles of evaluation of the vessel and introduction of the source gas were repeated sequentially. A propane gas was used as a source gas and a nitrogen gas was used as a carrier gas. The effect of deposition temperature, reactant gas conteration, gas flow rate, gas introducing time, evacuation time and pulse number on the degree of densification of phenol based carbon/carbon perform were studied adopting Robust experimental design method. According to the analysis of variance (ANOVA) of the experimental data, the important parameters were deposition temperature, gas introducing time, interaction of gas introducing and evacution time, and pulse number. An optimum processing parameters on Pulse CVI for densification under given conditions were found to be 850℃ of deposition temperature, 100% of reactant gas concentration, 1800 SCCM of flow rate, 10 sec of gas introducing time, 30 sec of evacuation time and 5000 of pulse number. Each parameters was varied with the other parameters being constant Deposition rate increased with increasing deposition temperature at low deposition temperature region, but decreased with increasing deposition temperature at high deposition temperature region. Weight gain increased with increasing gas concentration. Gas flow rate rate did not affect the bulk density so much. Bulk density increased with increasing gas introducing time. When the ratio of evacuation time to gas introducing time was 4, the weight gain was maximum. Bulk density increased with increasing pulse number. The deposition temperature at which deposition rate was maximum was changed when gas introducing time was changed. When the ags introducing time became longer, the deposition temperature bacame lower. The optimum deposition is thought to be 850℃ of deposition temperature, 100% of reactant gas concentration, 1800 SCCM of flow rate, 10 sec of gas introducing time, 30 sec of evacuation time and 5000 of pulse number. The constituents of brake materials were studied using Taguchi experimental design method. As a result of ANOVA analysis, the most important constituents in brake materials are fiber, binder, and inorganic filler. In order to control the optimum process, the important parameters are mixing time, casting temperature and calcining temperature.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...34
• 제 2 장 과제구성표...43
• 제 3 장 연구개발과제별 연구 결과 및 결론...47
• 제 4 장 향후 연구계획서 : 차기년도 계획을 중심으로 작성...68
• 별 책 1 : 제 1연구개발과제 1단계 3차년도 연차보고서...68
• 별 책 2 : 제 2연구개발과제 1단계 3차년도 연차보고서...69
• 별 책 3 : 제 3연구개발과제 1단계 3차년도 연차보고서...70