항공기의 구성과 동체구조의 형식

[항공기의 구성과 동체 구조의 형식]

항공기 일반

항공기는 공중에서 비행할 용도로 개발된 장치이고 주요 부류는 비행기, 회전익항공기, 활공기 등이 있습니다. 항공기 기체에는 동체, 나셀, 카울, 날개의 표면 및 착륙장치 등이 있습니다. 가장 일반적인 항공기는 고정익 항공기인데 이름 그대로 날개가 항공기 동체에 부착되어 양력의 생성방식에 있어 독립적으로 움직이지 않도록 되어 있습니다. 고정익 항공기의 기체는 동체, 날개, 안정판, 비행조종면, 착륙장치로 다섯 가지로 구성되어 있습니다. 헬리콥터는 회전익 항공기로 동체, 주회전날개, 기어박스, 꼬리 회전날개, 착륙장치로 구성됩니다.

<항공기 기체 및 부분>

<헬리콥터의 기체 및 부분품>

기체 구조제는 여러 가지의 재료로 조립됩니다. 초기의 항공기는 주로 목재를 사용하였지만 그다음으로 알루미늄이 뒤를 따르고 현대에는 복합재료로 제작되고 있습니다. 항공기 동체에서 구조부재는 세로지(stringer), 세로대(longeron), 리브(rib), 벌크헤드(bulkhead)등을 포함하고 날개에서 주요한 구조상의 부재는 날개보라고 부릅니다.

항공기 동체

동체는 화물, 조종장치, 부속품, 승객 등을 적재하기 위한 공간을 제공합니다. 동체 구조의 일반적인 형식에는 트러스형과 모노코크형 두 가지가 있습니다.

트러스형: 단단한 구조로 동체 뼈대는 일반적으로 강재 배관을 용접하여 트러스의 부재가 인장 하중과 압축 하중을 담당할 수 있게 되어 있습니다.

모노코크형: 모노코크구조는 모노코크와 세미모노코크로 나뉩니다. 대부분의 항공기에는 세미모노코크 형식의 구조가 사용되고 있습니다. 모노코크같은 경우, 다른 보강 부재가 존재하지 않아서 주응력을 외피가 담당하는 데 문제점은 중량을 허용 한계 내에서 유지하고 충분한 강도를 유지해야 한다는 것입니다. 충분한 강도를 유지하기 위해서는 항공기의 중량이 증가할 수밖에 없습니다. 세미모노코크같은 경우, 모노코크와 다른 점은 추가적으로 세로대(longeron)라고 부르는 세로 부재에 의해 보강되어 있습니다. 주응력을 담당하던 외피를 보조해줌으로써 동체의 강도를 높일 수 있습니다. 또한, 세로지라는 것이 동체에서 사용되는데 수량이 많이 부착되고 세로대와 함께 인장 또는 압축하중에 의한 동체가 굽어지는 것을 방지합니다.

세미모노코크 구조를 이루는 부재들은 특별히 강한 것은 없지만 하나하나 결합이 되었을 때 강하고 단단한 구조를 형성해서 항공기에 작용하는 힘을 충분히 견딜 수 있습니다.

세미모노코크를 이용하면 이점이 또 있는데 유선형 구조물의 제작과 설계가 용이하다는 것입니다. 항공기 외피의 모양을 유선형으로 만들 시에 그에 작용하는 힘을 견디는 것을 고려하면서 설계를 해야 하는데 세미모노코크 같은 경우 다른 구조 부재들이 힘을 담당할 수 있기 때문에 유선형 설계가 쉬워집니다.

<Monocoque & Semimonocoque 구조>