항공기 스파의 중량 절감을 위한 인자 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 항공기 경량화를 위한 매개변수에 관한 연구이다. 항공기 날개보의 경량화를 위해 파라메트릭 스터디를 통해 플랜지 폭, 웹 두께, 경량 홀의 수와 크기를 독립 변수로 정의하고, 형상을 제시하여 중량 감소 효과를 평가하였다. 유한요소해석의 신뢰성을 검증하기 위해 기준모델과 수계산에 대한 유한요소해석 결과의 비교를 통해 확인하였고, 구조해석 결과를 바탕으로 각 사례의 구조적 영향을 평가하였다. 플랜지 폭에 따른 응력과 웹 두께에 따른 응력을 비교한 결과, 웹 두께가 해석적 영향성이 더 큰 것으로 나타났다. 경량 홀의 수와 크기에 따른 해석적 영향성은 매우 작은 것으로 나타났다. 항공기 날개보의 무게를 줄이기 위한 개선된 형상을 제시하면 플랜지 폭과 경량 홀의 변화를 반영하여 무게를 줄이는 것이 구조적으로 안정적일 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 항공기 경량화를 위한 구조 개발에 기여할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper is a study on parameters for aircraft weight reduction. To reduce the weight of aircraft spars, flange width, web thickness, and the number and size of lightening holes were defined as independent variables through a parametric study, and the weight saving effect was evaluated by presenting the shape. To verify the reliability of the finite element analysis, the hand calculation of the standard model was compared with the finite element analysis results, and the structural impact of each case was evaluated based on the structural analysis results. As a result of comparing the stress according to the flange width and the stress according to the web thickness, it was confirmed that the analytical influence of the web thickness was greater. The analytical influence of the number and size of lightening holes was confirmed to be very small. If an improved shape is proposed to reduce the weight of the aircraft spar, It is believed that reducing the weight by reflecting the change in flange width and lightening holes will be structurally stable. Therefore, this study is expected to contribute to the development of structures to reduce aircraft weight.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 문헌 조사 4
• 1.3 연구 목적 및 절차 6
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 2.1 항공기 날개 구조 8
• 2.2 응력 해석 이론 11
• Ⅲ. 항공기 스파 모델 선정 14
• 3.1 항공기 스파 연구 대상 14
• 3.2 재료 물성치 18
• 3.3 파라메트릭 스터디 19
• Ⅳ. 항공기 스파 인자에 대한 유한요소해석 25
• 4.1 기준 모델의 유한요소해석 검증 25
• 4.2 유한요소모델 27
• 4.3 하중 및 경계 조건 28
• Ⅴ. 항공기 스파의 인자 연구 결과 및 분석 29
• 5.1 파라메트릭 스터디를 통한 중량 절감 효과 29
• 5.2 상부, 하부 플랜지 폭에 따른 유한요소해석 결과 및 분석 36
• 5.3 웹 두께에 따른 유한요소해석 결과 및 분석 39
• 5.4 라이트닝 홀 개수 및 크기에 따른 유한요소해석 결과 및 분석 45
• Ⅵ. 결론 54
• 참고 문헌 55