항공기 구조설계 실무(Aircraft Structure Design In Practice)

목차


서 문 5


01.
구조설계 요구도 19
1. 구조설계 정의 및 용어 20

2. 항공기 개발 프로세스 25
1) 개념설계 단계 26
2) 기본설계 단계 26
3) 상세설계 단계 27
4) 설계 단계별 성숙도 점검 27

3. 구조설계 요구도 및 인증 수단 28
1) 개요 28
2) 성능 요구도(Performance Requirement) 30
3) 임무 요구도(Mission Requirement) 30
4) 체계 요구도(System Requirement) 30
5) 감항 요구도(Airworthiness Requirment) 37
6) 인증 수단(Means of Compliance) 39


02.
재료 및 공정(Material & Process) 43
1. 개요 44

2. 재료 일반 44
1) 금속재 45
2) 비금속재 53

3. 공정 일반 56
1) 절삭 가공 57
2) 판금 가공 57
3) 주조(Casting) 60
4) 3차원 조형(3D Printing) 61
5) 복합재료 부품제작 62

4. 재료 및 공정 선정 규칙 64


03.
구조 배치 69
1. 개요 70
1) 기체 구조의 형식 70
2) 외부하중(External Load) 73
3) 내부하중 및 응력(Internal Load & Stress) 73
4) 파손안전 구조(Fail-Safe Structure) 75
5) 손상허용설계(Damage Tolerance Design) 76
6) 구조 배치설계 78

2. 동체 구조 배치 81
1) 동체 형상 개념설계 82
2) 군용 항공기 동체 구조 배치 83
3) 헬리콥터 동체 구조 배치 85
4) 동체 구조 배치도 86

3. 주익 구조 배치 91
1) 주익박스 91
2) 보조익 및 고양력 장치 95
3) 주 구조 배치 96
4) 구조 배치도 작성 97
5) 로터 블레이드 99
4. 미익 구조 배치 101
1) 군용기 미익 구성품 기능 및 구조 배치 101
2) 민항기 미익 구성품 기능 및 구조 배치 102


04.
주요 구조 부품설계 107
1. 개요 108

2. 종방향 부재 109
1) 스파(Spar) 설계 규칙 110
2) 론저론 및 스트링거 설계 규칙 115

3. 횡방향 부재(리브, 벌크헤드, 프레임) 117

4. 러그(Lug) 120

5. 스킨(Skin) 124

6. 바닥판(Floor) 127

7. 출입문과 창(Door & Window) 129

8. 지상 취급 구비(Ground Handling Provision) 133
1) 결박 구비(Tie Down & Mooring Provision) 133
2) 잭킹 구비(Jacking Provision) 134
3) 인양 구비(Hoisting Provision) 136
4) 견인 구비(Towing Provision) 137



05.
금속재 부품설계 139
1. 개요 140

2. 기계 가공(Milling) 부품 144
1) 플랜지 각도 144
2) 공구 및 필렛 반경 145
3) 플랜지 및 웹 두께 146
4) 포켓 랜드(Pocket Land) 148
5) 원자재 두께 및 가공여유 148
6) 조글 단차(Rabbet 또는 Step) 148
7) 스티프너 플랜지 경사처리(Run out) 150
8) 오려낸 구멍(Cutout Hole) 배치 152
9) 너트플레이트 장착구멍 153
10) 응력집중 감소 설계 154
11) 드릴링 및 리밍(Drilling & Reaming) 156
12) 자리파기 및 접시머리(Spot Facing & Counter Sink) 157
13) 나사 가공(Threading) 158

3. 판금 가공 부품(Sheet Metal Forming Part) 159
1) 열처리 및 자재선정 159
2) 최소 설계 굽힘 반경 및 공차 162
3) 굽힘 릴리프 반경(Bend Relief Radius) 162
4) 조글(Joggle) 163
5) 치구 구멍(Tooling Hole) 164
6) 경량화 구멍(Lightening Hole) 164
7) 판재 부품크기 결정 166

4. 인발 성형(Deep Draw) 166

5. 화학 밀링(Chemical Milling) 168

06.
복합재 부품설계 171
1. 개요 172

2. 복합재료 특성 177

3. 복합재 설계 180
1) 표준 적층판 코드(Standard Laminate Code) 180
2) 대칭 적층판(Symmetrical Laminate) 182
3) 준대칭 적층판(Quasi-Symmetric Laminate) 183
4) 전체 적층판(Total Laminate) 183
5) 셋트(Sets) 184
6) 하이브리드 적층판(Hybrid Laminate) 184
7) 하중방향에 따른 적층 185

4. 적층판(Laminate) 설계 규칙 186
1) 적층판 개요 186
2) 적층 순서 규칙 188

5. 샌드위치 196
1) 설계 규칙 197
2) 허니콤 코어 198
3) 샌드위치 구조의 패스너 구멍 보강 201
4) 수분 침투 방지 204

6. 접착 체결(Bonded Joint) 204
1) 기하학적 접착 체결 유형별 특징 205
2) 접착 체결의 파손 유형 208
3) 접착 방법 209

7. 적층판 패스너 체결 210

8. 비파괴 검사(NDI) 211
07.
낙뢰 보호(Lightning Strike Protection) 215
1. 개요 216

2. 낙뢰 인증 기준 및 수단 218

3. 낙뢰 구역 정의 219

4. 낙뢰 손상 및 보호 대상 220

5. 설계 규칙 221
1) 내부 연료탱크 구역 222
2) 탄소복합재 부품 223
3) 비전도성 복합재 부품 225


08.
일체형 연료탱크 및 밀봉(IFT & Sealing) 229
1. 개요 230

2. 인증 기준 및 수단 231

3. 설계 규칙 233
1) IFT 일반 규칙 233
2) 점검창 있는 IFT 234
3) 점검창 없는 IFT 236
4) 밀봉 설계 238


09.
점검창 및 인간공학 243
1. 개요 244

2. 설계 규칙 244


010.
내화 및 내열 249
1. 개요 250

2. 인증 기준 및 수단 250

3. 설계 규칙 252


011.
조류충돌 및 캐노피(Bird Impact & Canopy) 255
1. 개요 256

2. 캐노피 인증 기준 및 수단 256

3. 설계 규칙 260



012.
내추락(Crashworthiness) 265
1. 개요 266

2. 내추락 성능 요구도 266

3. 충격에너지 흡수 체계 및 구성품 설계 267

4. 인증 수단 269


013.
음향 피로(Sonic Fatigue) 271
1. 개요 272

2. 설계 규칙 273


014.
배출구(Drain Hole) 277
1. 배출구 요구도 278

2. 설계 규칙 278



015.
부식 방지(Corrosion Prevention) 및 표식 283
1. 부식 종류 284

2. 표면 처리 종류 286

3. 부식 방지 설계 규칙 288

4. 품번 표식 290


016.
기계적 패스너 체결(Fastener Joint) 291
1. 체결 유형 및 특징 292

2. 주요 체결부 설계 294
1) 주익/미익 장착 294
2) 조종면 장착 297
3) 착륙장치 장착 298
4) 엔진 장착 300
5) 종방향 부품 및 스킨 연결 302
6) 종방향 및 횡방향 부품 교차부 연결 303
7) 뒷전 체결 304

3. 패스너 체결 규칙 305
1) 패스너 종류 306
2) 패스너 선정 규칙 308
3) 단일 핀 전단 체결 310
4) 금속재 부품 다중 패스너 체결 311
5) 복합재 부품 다중 패스너 체결 314
6) 혼성 체결(Hybrid Joint) 316
7) 끝단거리 및 간격(Edge Distance & Pitch) 317
8) 체결 두께와 패스너 직경 319
9) 체결면 허용 경사각 320
10) 접시머리 기준(Countersink) 320
11) 쐐기(Shim) 적용 기준 321
12) 토크(Torque) 322
13) 체결부 피로 수명 개선 방법 324
14) 다빈도 손상 영역 설계 규칙 325


017.
베어링 및 부싱 장착 327
1. 개요 328

2. 부싱 설계 330

3. 부싱 장착설계 333

4. 베어링 장착설계 335


018.
도면 종류 및 작성 339
1. 도면의 종류 340
1) 부품도 341
2) 조립도 341
3) 장착도 342

2. 도면 배포 절차 342
1) 도면 작성 및 검토 343
2) 기능부서 검토 343
3) 고객 검토 및 승인 343
3. 도면 작성 절차 343
1) 3차원 모델 작성 344
2) 2차원 도면 작성 344
3) 부품 목록표 작성 344

4. 도면 작성 규칙 345
1) 일반 규칙 345
2) 복합재 도면 작성 규칙 355
3) 일반 및 특별 주기 356

5. 항공기 좌표 표시방법 358
1) 동체 위치선(FS, Fuselage Station) 359
2) 수위선(WL, Water Line) 359
3) 버턱선(BL, Buttock Line) 359

6. 유형별 도면(예시) 359


019.
중량 및 비용 371
1. 개요 372

2. 비용(Cost) 374

3. 중량 가치(Value Per Pound) 375

4. 중량 최적화 376

5. 중량 평형 378


참고 문헌 380