항공기 소재 설계

소개

항공기 원리, 설계재료의 분석 및 성능치 비교

목차

1. 설계목표
2. 성능 향상치 실험
3. 재료의 분석
4. 재료의 선택 및 제작
5. 시험평가
6. 참고문헌

본문내용

항공기의 재료 및 원리 분석 및 성능 향상치 설정
우선 내가 좀 더 명확한 시스템의 성능 향상치를 설정하기 위해 내가 설정하고자 하는 동체재료에는 어떤 것들이 있는지 살펴 보고, 항공기의 원리와 항공기의 작용하는 힘에 대해서 알아본 후, 내가 사용하고자 하는 동체재료의 성능 향상치를 설정하고자 한다.
항공기의 동체재료
항공기는 하늘을 난다는 특성상 가볍고 튼튼해야 하므로 그 재료가 일반 지상용과는 다른, 항공용으로 특별히 개발된 재료를 사용해야 한다. 알루미늄의 경우 일반 건축용에 비해 6배이상의 강도를 가지며, 강철판의 경우 일반 철판의 4∼10배의 강도를 갖는다. 항공기는 설계상 안전율(항공기의 구조가 극한 하중상태에서 받는 힘에 대해 구조가 견딜 수 있는 강도의 비율)이 1.5∼2.0 밖에 되지 않는다. 그러므로 항공기에 일반 지상용 재료를 사용하는 것은 필요 강도의 1/2 ∼1/6밖에 되지 않는 재료를 사용하게 되어 결국은 안전사고로 이어지는 원인을 제공할 수가 있게된다. 그러면 이렇게 중요한 항공기용 재료에는 어떤 것이 사용되는지 몇 가지 종류를 나누어서 알아보고자 한다.

알루미늄과 CFRP의 비교를 통한 분석
기존의 알루미늄을 CFRP로 대체했을 시 내가 설계를 한 인장강도와 압축강도의 각각 50%와 30%로 향상치인 97.5ksi와 13MPa은 충분히 만들 수 있을것으로 예상된다. 하지만 CFRP로 대체했을시 경제적인 부분과 환경적인 부분을 고려하지 않을 수 없다. 우선 환경적인 요소는 위에서도 언급 했듯이 아무래도 유리성분이 많이 포함되기 때문에, 파쇄하거나 소각처리가 어렵고 아직 확실한 재활용의 방법이 나와있지 않아서 환경오염의 원인을 제공할 수 있는 소지가 있다. 그리고 경제적인 부분에 있어서 고려할 점으로는 어떻게 하면 가장 낮은 가격으로 만들 수 있냐하는 점인데, CFRP 만들 때 얼핏 보기에는, 복합재료를 구성하는 재료 자체의 가격이 다른 재료에 비해 매우 높기 때문에 이것이 전체 복합재료의 가격을 좌우한다고 생각하기 쉽다. 그러나, 실제로는 복합재료의 가격을 구성하는 70%는 생산공정에 있다. 즉, 빠른 시간에 복합재료를 생산하는 것이 가격을 낮추는 데 가장 중요한 요소인 것이다. 이런점을 감안했을 때 생상공정에 발전만 있다면 경제적인 면에서는 그다지 크게 문제 되지 않을 것으로 생각된다.

참고자료

· http://www.kao.re.kr/space, http://www.skynews.co.kr,
· http://blog.naver.com/milkiway007?Redirect=Log&logNo=130016446288,
· http://www.jinmk.pe.kr/physics/Bernoulli.htm#베루누이%20정리
· (http://www.aric.or.kr/trend/japan/file/rnd/0604-1.pdf)
· http://www.etnews.co.kr/news/detail.html?id=200707230144&title=시리즈
· http://gift.kisti.re.kr/data/IAC/files/KISTI-200512-LWS-aluminium_foam.pdf
· 항공기용 복합재료 Transmission Shaft 개발, Ⅲ /과학기술처