[재료공학] 비행기 경량화에 관하여

소개

경량화 문제를 주제로 한 term project 입니다

목차

1. 비행기에 대하여

2. 비행기 Body 재료의 필요조건
(가) 온도특성의 만족
(나) 경제성의 만족 (경량화)

3. 항공기 경량화를 위한 재료 개발

4. 재료의 대체현황

5. 경량화 대체제의 선택 및 제조 방법

6. 맺음말

7. 참고문헌

본문내용

1. 비행기에 대하여
비행기가 뜨는 원리를 설명함에 있어 두가지 원리를 먼저 알아야 한다. 하나는 연속의 법칙이고, 다른 하나는 베르누이의 원리이다. 연속의 원리에 의하면 모든 유체는 연속적으로 흐르는 성질을 가지고 있다. 따라서 어떤 장애물을 만나 흐름이 갈라졌다 하더라도 그 장애가 끝나는 부분에서 다시 하나가 되어서 흐르게 된다. 이것이 연속의 원리이다.
다른 하나의 원리는 베르누이의 원리이다. 이는 우리가 유체역학 시간에 익히 배워서 알고 있는 원리인데, 우리가 알고 있는 식을 말로 표현하면 “동압과 정압은 언제나 같이 작용하고 있고 이 두가지 압력을 합한 값은 흐름의 속도가 변하더라도 언제나 일정하다” 라고 표현될 수 있다. 이제 비행기가 뜨는 원리를 자세히 알아보자. 비행기의 날개는 날개의 윗부분은 더 길게, 아랫부분은 짧게 되도록 설계되었다. 비행기가 빠른속도로 전진하면 날개에 공기가 빠른 속도로 와서 부딪히게 된다. 연속의 원리에 의해 날개 앞쪽에서 갈라진 공기는 날개 뒷부분에서 다시 만나야 한다. 그런데 날개 윗부분의 길이가 길어서 윗부분의 공기의 흐름이 아랫부분보다 더 빠르게 된다. 그러면 베르누이의 원리에 의해 아랫부분의 정압이 더 커지게 되고 날개 아랫부분과 날개 윗부분의 정압차이에 의해 비행기가 뜨게 된다. 이때 날개가 받는 양력은 다음식으로 표현된다. 이때 ρ는 공기의 밀도 V는 비행기의 속도, S는 날개의 면적, CL은 양력계수이다.

<중 략>

2. 비행기 Body 재료의 필요조건
(가) 온도 조건의 만족
항공기 속도가 점차 증가함에 따라 또한 대기권 밖에 나갔다가 재진입 하는 차세대의 항공기가 개발되고 있음에 따라 공력학적인 가열에 의한 비행체 외피의 온도가 점차 상승하게 되었다. 뿐만 아니라 항공기 엔진의 효율은 엔진 내부의 작동 온도가 높아질수록 열효율이 좋아지기 때문에 보다 높은 온도에서 견딜 수 있는 재료의 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 실제로 비행 체의 속도 증가에 다른 외피의 최대온도와 엔진의 성능 향상에 따른 엔진내부온도를 나타내보면 <그림 3>과 같다.

참고자료

· 「복합재료-역학 및 제조기술」, 이대길 외 2인 공저, 시그마프레스,1998
· 「알기쉽고 재미있는 비행기 이야기」,임달연.고려원,1991
· 「세상을 바꾸는 신소재」,강원호,단국대학교 출판부,1998
· 「신소재․신상품․신기술 導入全書(第1部),문성명,가나다,화학기술자료부,1994
· 「항공기 기체」,김종길,항공전문출판 항공출판부,1994
· 「최신 복합재료」,전의진 외3인,교학사,1995
· 「항공기 어떻게 나는가」,김승조 외4인 옮김,경문사,1993
· http://www.kari.re.kr
· http://www.maclink.net/~sajon/hsct/