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항공기/항공지식(전문)

항공기 응력

by SPECIAL 호기심심풀이 2020. 2. 22.
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[항공기에 작용하는 힘_응력]

항공기 기체구조는 동력장치와 장비계통을 제외한 거의 모든 구조 부분을 말한다.

기체의 일반적인 구성요소는 동체, 날개, Stabilizer, 조종면, 착륙장치로 구성되어 있다.


여기에 구조부재인 stringer, longeron, bulkhead, rib 등의 여러가지 부분으로 구성되어 있다.

이들은 하중을 감당하고 응력에 견디도록 설계된다.


항공기에 가해지는 힘에는 중력, 공기력, 관성력, 가속력, 충격력 등 다양하게 존재한다.

이러한 다양한 힘을 견디도록 설계되어 있고 동적이며 독립적인 구조로 되어있다.


특히, 항공기에는 외부에서 힘이 가해질 때, 내부에는 외력에 저항하여 견디는 힘이 작용하는 데 이를 내력이라고 하고 단위 면적당 내력크기를 응력이라 한다. 응력에는 압축, 인장, 비틀림, 전단, 굽힘으로 나눌 수 있다.


압축응력(compression)- 압력에 의해 가해지는 응력으로 항공기 착륙장치는 항공기가 지상에 계류 시 자중에 의한 압축응력을 받게 된다.

인장응력(tension)- 항공기의 구조부재에 잡아당겨질 때 걸리는 응력이다.

비틀림(torsion)- 구조 부재의 양끝에 비틀림 모멘트가 작용하는 경우에 물체 내부에 발생하는 응력이다.

전단응력(shear)- 2개의 판재를 rivet이나 bolt로 체결하고 판재에 인장력을 가했을 때 rivet 또는 bolt의 내부 단면에 서로 반대 방향의 힘이 작용하여 발생하는 응력이다.

굽힘응력(bending)- 판재가 굽힘 하중을 받을 때 중심선 위로는 인장응력, 아래로는 압축응력이 발생하고 중심선을 경계로 전단응력이 발생하는 복합적인 응력이다.


항공기를 설계할 경우에는 항공기 운용 중 발생하는 정적, 동적 하중에 대해서 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.


이 밖에도 creep응력피로응력이 있다.

creep응력은 일정 응력상태에서 온도와 시간의 변화에 따른 변형율의 변화를 나타낸다.

(예를들어, 고무줄에 추를 매달아 놓으면 시간이 지날수록 늘어나게 되는 데 이때 발생하는 응력을 creep응력이라 한다.)

피로응력은 fatigue stress라고 하며 특정 부위에 반복적인 하중으로 인해 발생하는 응력을 말한다.


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