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구정모(Jeong-Mo Koo),이광은(Gwang-Eun Lee),서정미(Jeong-Mi Seo),원태훈(Tae-Hoon Won) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.9
회전익 항공기는 블레이드 회전을 이용하여 양력을 발생시키기 때문에 진동의 영향에서 자유롭지 못하다. 이러한 진동을 줄이기 위하여, 승객실과 조종석 등에 진동흡수장치가 적용된다. 그 중 진동흡수용 판스프링은 조종석 하부에 장착되며, 조종사가 느끼는 진동을 줄여주는 역할을 한다. 본 연구에서는 회전익 항공기에서 발생한 판스프링 결함에 대한 원인을 분석하고 개선안을 제시하였다. 결함 원인 분석을 위하여, 구조해석과 파단면 분석을 진행하였으며, 결함원인은 피로수명 특성 저하로 나타났다. 기존 재질을 대체할 개선 재질 2가지의 적용사례 및 타당성을 분석하여 최종 개선안을 선정하였다. 최종 개선안은 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics, 유리섬유 복합재)이며, 개선안 검증을 위한 시험을 수행하였다. 판스프링 구조물에 작용하는 공진을 모사하는 가진 시험기를 이용하여 피로시험을 진행하였다. 시험방법은 S-N 피로시험으로 진행되며, 평균 피로 수명 곡선(Mean Fatigue Curve)을 생성하여 수명을 비교하였다. 판스프링 내부 고체윤활제 재질 개선을 통하여 피로강도와 수명이 기존대비 1.5배 이상 증가함을 입증하였다. A rotorcraft is not free from the effects of vibration because it generates lift using the blade rotation which is a source of vibration. To reduce the vibrations in a rotorcraft, a vibration-absorbing device is used in the passenger compartment and cockpit. Among the various vibration-absorbing devices, the vibration-absorbing plate spring is widely used and installed in the lower part of the cockpit to reduce the vibration felt by the pilot. This study analyzed the causes of plate spring defects in rotorcraft and presented suggestions for improvement. To analyze the causes of the defects, structural and fracture surface analyses were performed, and the cause of the defect was found to be the deterioration of fatigue life characteristics of the spring material. The final improvement plan was obtained by analyzing various application cases and the feasibility of using two improved materials to replace the existing materials. The final improvement proposal is the use of GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics), and a test was performed to verify this proposal. A fatigue test was conducted using an excitation tester that simulates the resonance acting on the plate spring structure. This test method is an S-N fatigue test, and the lifespan was estimated and compared with that of the other materials by creating a Mean Fatigue Curve. It has been proven from this study that the fatigue strength and lifespan are increased by more than 1.5 times compared to the existing ones by the improvement of the solid lubricant material inside the plate spring.
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