초록 ▼

특성이 향상된 고온용 복합재료 금형 개발시키고 이금형을 이용한 복합재료 구조물의 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 autoclave대신 오븐에서 autoclave와 동등한 효과가 있는 방법을 개발하여 제작하였다. cowling은 autoclave를 이용하여 성형 연구하였다. 제작된 elevator의 열변형 연구가 System

특성이 향상된 고온용 복합재료 금형 개발시키고 이금형을 이용한 복합재료 구조물의 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 autoclave대신 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 분석 결과와 비교되었다. 금형의 특성규명 및 특성평가가 수행된 한편 Cf/Epoxy Prepreg의 최적 성형 공정 연구과 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, bearing 강도등을 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, 시험방법등의 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 지욘형과 pot life가 아주 긴 Cf/Ep Prepreg 제조기술을 확립하였고 그물성이 파악되었다. 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 표준 경화조건을 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.

Abstract ▼

In the study of 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 the

In the study of 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 Al 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 to 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˚

목차 Contents

• 1. 서 론...41
• 2. 연구 추진 방법...42
• 2.1. 복합재료 elevator 제작을 위한 고온용 복합재료 금형 보완/제작...42
• 2.2. 복합재료 cowling 제작을 위한 고온용 복합재료 금형 설계/제작...45
• 2.3. 복합재료 Elevator 및 Cowling의 열응력 연구...51
• 2.4. 복합재료 Elevator 및 Cowling의 성형 연구...58
• 2.4.1 오븐을 이용한 Elevator 성형...58
• 2.4.2 AUTOCLAVE를 이용한 Cowling 성형...64
• 2.5. Elevator의 열변형 시험...66
• 2.6. 고온용 복합재료 금형의 표면조도, 치수 안정성, 경도 시험...69
• 2.7. 항공기용 탄소섬유강화 복합재료의 시험평가 연구...69
• 3. 연구 결과 및 시험...75
• 3.1 Elevator 제작용 금형 보완 제작 연구 결과...75
• 3.2 Cowling 제작용 고온용 복합재료 금형 설계 및 제작 결과...75
• 3.3 Elevator 및 Cowling의 열응력 연구 결과...75
• 3.4 Elevator 및 Cowling의 성형 연구 결과...82
• 3.5 Elevator의 열변형 시험 결과...82
• 3.6 고온용 복합재료 금형의 표면조도, 치수 안정성, 경도 시험 결과...86
• 3.7 항공기용 탄소섬유강화 복합재료의 시험평가 결과...86
• 4. 결론...100
• 5. 참고문헌...101
• 표지...103
• 요약문...105
• 목차...107
• 1. 서론...109
• 2. 설계요구조건과 복합재 구조설계...110
• 2.1 설계요구조건...110
• 2.2 복합재 구조설계시 유의점...112
• 3. 하중 해석...117
• 3.1 하중해석 데이터...117
• 3.2 비행하중 계산...119
• 4. 기본설계 및 구조해석...137
• 4.1 소재의 선정...137
• 4.2 구조개념설정 및 기본설계...139
• 4.3 구조해석...145
• 5. 상세설계 및 성형제작...185
• 5.1 상세설계...185
• 5.2 성형제작...185
• 6. 엘리베이터의 Full Scale 정적 구조 시험...218
• 6.1 Full Scale Static Test...218
• 6.2 Elevator의 구조시험 하중계산...222
• 6.3 Elevator의 Full Scale 정적 구조시험 방법...227
• 6.4 시험 결과 및 고찰...234
• 7. 결론...270
• 참고문헌...272
• 표지...273
• 제출문...275
• 목차...277
• 제1장 서론...279
• 1. 연구배경...279
• 2. 연구현황...282
• 제2장 개념설계...285
• 1. 에얼로론의 공력 및 특성 연구...285
• 2. 복합재 에얼로론의 개념설계...303
• 3. 항공기 구조물 인증 절차...313
• 제3장 복합재 에얼로론의 설계...320
• 1. 모델링...320
• 1.1 주요제원...320
• 1.2 공력 모델링...321
• 1.3 구조 모델링...321
• 1.4 질량 모델링...338
• 2. 공력해석...340
• 2.1 V-n 선도...340
• 2.2 설계하중...340
• 2.3 공력특성 연구...342
• 2.4 공력계산...342
• 3. 구조해석...349
• 3.1 초기치 설정...349
• 3.2 최적화 설계...349
• 3.3 설계결과...351
• 제4장 성형제작...356
• 1. 제작도면...356
• 2. 적용소재...356
• 3. 성형 및 조립 공정...360
• 4. 품질검사...363
• 제5장 결론...365
• 표지...367
• 요약문...369
• 목차...373
• 제1장 서론...375
• 제2장 연구추진 방법...377
• 제3장 연구개발의 내용...377
• 제1절 Coating Tower 설게 및 시운전...377
• 제2절 Resin 분석 data 확보...384
• 제3절 Resin 조합 및 실험...407
• 제4절 fabric 설계 및 제작, 품질 평가 기술확립(carbon phenol,carbon Epoxy)...409
• 제4장 연구개발 결과...411
• 제5장 참고문헌...413
• 표지...415
• 제출문...417
• 요약문...419
• 목차...423
• 1. 서론...427
• 2. 소재 및 공정 평가...431
• 2.1 소재...431
• 2.1.1 프리프레그...434
• 2.1.2 접착제...440
• 2.1.3 하니콤...442
• 2.1.4 기타소재...444
• 2.2 공정 평가...445
• 2.2.1 경화 공정...445
• 2.2.2 비교 실험...446
• 2.2.3 실험 결과...447
• 2.2.4 공정 평가...458
• 3. Rudder의 상세설계...459
• 3.1 Precure 공정에 따른 상세설계...463
• 3.2 Cocure 공정에 따른 상세설계...467
• 3.3 무게...470
• 3.4 도면 및 Partlist...473
• 4. 응력 및 강도해석...520
• 4.1 Rudder 구조물의 수치해석...520
• 4.2 3차원 Rudder의 유한요소 모델 분할...524
• 4.3 경계 조건 및 하중 조건...535
• 4.4 수치 결과 및 해석...538
• 4.5 NASTRAN INPUT BULK DATA...549
• 5. Rudder용 치공구 및 시작품 모형제작...559
• 5.1 치공구 제작...559
• 5.2 시작품 모형제작...564
• 5.2.1 Precure 공정에 따른 제작...564
• 5.2.2 Cocure 공정에 따른 제작...567
• 5.2.3 공정결과 및 평가...569
• 6. 평가 및 결론...572
• 참고문헌...575
• 부록: 항공기 부품 제작용 치공구 소재 분석 및 개발...581