항공기 기체의 구성 - 구조일반, 위치표시, 구조 형식

-항공기 기체의 구조일반

 

항공기 기체의 구조는 엔진과 주요 장비를 제외하고 항공기의 골조 및 여러 가지 계통을 말합니다. 항공기가 본래의 역할을 다하기 위해서는 승무원과 승객, 화물을 수용할 수 있는 공간일 마련되어 있어야 합니다. 일반적으로 고정익항공기는 동체, 날개, 수평 안정판, 수직 안정판, 조종면, 착륙장치, 엔진 마운트, 나셀 등으로 구성되어 있습니다.

 

-항공기의 위치 표시

 

수많은 부품이 있는 항공기의 기체는 동체, 날개, 안정판, 나셀 등의 항공기 구조의 특정 위치를 쉽게 알 수 있도록 항공기 위치를 표시하고 있습니다. 항공기의 위치 표시는 기준선으로부터 부품까지의 위치까지 직선거리를 인치 또는 센티미터로 표시하고 있습니다.

 

1. 동체 위치선

동체 위치선은 기준이 되는 0점  혹은 기준선으로부터 거리로 나타냅니다. 기준선은 기수로부터 일정한 거리에 위치한 상상의 수직면으로 설정되고 주어진 점까지의 거리는 보통 기수에서 테일 콘의 중심까지 잇는 중김선의 길이로 측정됩니다. 대형 항공기에서는 특정 범위를 나타내는 방법으로 섹션 번호가 사용되는 경우도 있습니다.

 

2. 동체 수위선

동체 수위선은 기준으로 정한 특정 수평면으로부터의 높이를 측정한 수직 거리입니다. 보통 기준 수평면은 동체의 바닥면으로 설정하는 것이 원칙이지만 항공기에 따라 가상의 수평면을 설정하기도 합니다.

 

3. 버턱선

버턱선은 동체 버턱선과 윙 버턱선으로 구분합니다. 동체 버턱선과 윙 버턱선은 동체 중심선을 기준으로 오른쪽과 왼쪽으로 평행한 너비를 나타내는 선입니다. 

 

4. 윙 위치선

날개보와 직가인 특정한 기준면으로부터 날개 끝 방향으로 측정된 거리를 나타냅니다.

 

-항공기 기체 구조 형식

 

구조물의 하중 지지 형태에 따라 트러스 구조, 응력 외피 구조, 샌드위치 구조로 나뉩니다. 하중을 담당하는 중요도에 따라 1차 구조와 2차 구조로 나누어집니다. 구조물의 파손, 안전, 손상의 허용 기준에 따라 페일세이프구조등으로 나뉩니다.

 

1. 트러스 구조

강관으로 구성된 트러스에 천 혹은 얇은 금속판 외피를 씌운 구조 형식인데 기체의 외피는 공기 역학적 외형을 유지하고 기체에 걸리는 대부분의 하중은 트러스 구조가 담당하고 설계가 쉽고 제작비용이 적게 든다는 장점이 있지만 내부의 공간을 마련하기 어렵고 외선을 유선형으로 만들기 어렵기 때문에 항력이 크게 발생하는 단점이 있습니다.

 

2. 응력외피 구조

트러스구조와 같이 골격이 없기 때문에 기체에 작용하는 모든 하중을 외피가 담당하는 구조 형식입니다. 기체 내부에 응력을 담당하기 위한 골격이 없기에 내부공간을 쉽게 마련할 수 있고 외선을 유선형으로 만들기 쉽습니다. 다만 균열과 같은 작은 손상으로 전체 구조의 안전에 영향을 미친다는 단점이 있습니다. 이 구조에서는 모노코크 형식과 세미모노코크형식이 있습니다.

 

3. 샌드위치 구조

두 개의 외판 사이에 발사형, 벌집형, 파동형등 코어를 넣고 고착시켜 만든 구조형식입니다. 항공기의 전체적인 구조 형식은 아니지만 주로 날개, 꼬리 날개, 조종면 등의 일부분에 많이 사용되고 있습니다. 이 구조는 응력외피 구조보다 강도와 강성이 크고, 무게가 가벼워 항공기의 무게를 감소시킬 수 있으며 굽힘 응력이나 피로에 강합니다.

 

4. 페일 세이프

하나의 주구조가 피로 파괴되거나 일부분이 파괴되더라도 다른 구조가 하중을 담당할 수 있도록 해서 항공기 안전에 영향을 미칠 정도로 파괴되거나 과다한 구조 변형이 생기지 않도록 설계된 구조를 말합니다.

 

● 다경로 하중 구조 - 수많은 부재로 구성해서 하나의 부재가 파괴되더라도 다른 부재들이 하중을 분담하도록 함으로써 치명적인 사고를 예방할 수 있도록 합니다.

 

● 이중 구조 - 한 개의 큰 부재를 쓰는 대신 두 개 이상의 작은 부재들을 결합하여 강도를 담당하도록 설계된 구조 형식입니다. 만약 균열이 부재에 발생하는 경우 결합면에 의해 균열이 저지되어 전체 부재로 균열이 전파되지 않기 때문에 오랜 시간 동안 원래 강도를 유지할 수 있습니다.

 

● 대치 구조 - 하중을 담당하는 부재와 담당하지 않는 예비 부재로 구성되어 있습니다. 평시에 예비 부재는 하중을 담당하지 않고 있다가 하중을 담당하는 부재가 파괴된 후에 예비 부재가 대신 전체하중을 담당하게 됩니다.

 

● 하중 경감 구조 - 주 부재에 보강재를 설치한 구조이고 부재에 균열이 발생하면 하중이 보강재로 이동해서 균열이 부재 전체에 미치는 것을 방지하여 구조의 치명적 파괴를 방지할 수 있도록 설계되었습니다.