상업용 항공기의 날개 재료 선정안 (재료역학)

소개

재료학 수강 시 작성했던 레포트입니다. 참고가 되셨으면 좋겠네요.

목차

1. 개요
2. 요구 기능 및 특성
3. 기 적용 소재
4. 대체재 선정 및 제작
5. 결론
6. 참조

본문내용

1. 개요
상용 항공기는 고속 비행체로서 공중, 지상에서 수많은 물리적 하중을 받는다. 항공기 자체의 무게를 시작으로 양 날개에 가해지는 양력, 연료 및 화물의 무게, 항력(공기저항), 그리고 날개에 엔진을 연결하는 파일런에 가해지는 엔진 하중과 추진력에 의한 반작용력, 착륙 시 동체 전체가 받는 힘 등이 있으며 고속 비행으로 인한 기체 외부 온도 변화, 미세 입자의 충돌, 엔진으로 인한 진동 등 변화를 예측하기 힘든 요소 또한 존재한다. 항공기를 설계할 때는 이러한 조건들을 충분하게 견뎌낼 수 있는 소재를 사용하여 비행 중 어떤 상황에서도 하중에 의한 위험들로부터 항공기의 안전운항을 보장할 수 있어야 한다. 이 설계 프로젝트에서는 항공기의 날개 부분에 관한 최적의 재료 선정을 통하여 여러 하중을 견뎌내는 충분한 강도를 가진 항공기 날개를 제작하는 데에 초점을 둔다.

3. 현재 적용된 소재
적용된 대표 소재로 Carbon fiber & Aramid fiber 중에서도 폴리아크릴로니트릴 기반의 탄소섬유가 주로 이용되며 단위 무게에 대한 강도가 매우 높아 철에 비해 1/4배 가볍지만 10배의 강도를 갖는다. 날개 구성도에서 초록색 부분이 모두 탄소 섬유일 정도로 적용 범위가 넓다. 최신 항공기는 탄소섬유 필라멘트 다발을 소재로 기골이 설계되어 무게 대비 강도와 탄성 계수가 높은 장점을 갖는다. 탄소섬유와 더불어 Kevlar 섬유 또한 쓰이며, tensile strength, thermal resistance, elasticity 등의 항공기 날개 소재로서 중요한 property value가 높다.
항공기 날개 제작의 핵심 요소는 high stiffness & strength 등 날개에 가해지는 여러 내·외력에 의한 3차원적 변형에 충분히 저항

참고자료

· Fundamentals of Material Science and Engineering 4th edition – William D. Callister & David G. Rethwisch
· http://www.grantadesign.com/education/studies/wing.htm
· http://www.faa.gov/regulations_policies
· http://www.build-on-prince.com/images
· http://www.springer.com/static
· http://www.hexapolis.com/wp-content/uploads