항공기 기체의 구성 폼 - 동체의 구조, 날개의 구조

- 항공기 동체의 구조

 

항공기 동체는 충분한 공간과 강도, 강성을 지닌 구조로 공기저향을 최소화할 수 있는 기하학적 형태로 제작됩니다. 동체 구조로는 트러스형, 응력 외피형, 세미모노코크형이 있습니다. 일반적인 여객기를 기준으로 할 때 전방 동체와 중앙 동체, 후방 동체 등으로 나누어져 있습니다.

 

1. 트러스형 동체 구조

주로 경비향기에 사용하고 설계와 제작이 용이하지만 내부 공간의 확보가 용이하지 않고 동체를 유선으로 만들기 어렵습니다.

 

2. 응력 외피형 동체 구조

외형을 유선형으로 제작하기 쉽고 내부공간 확보가 쉽습니다. 하지만 균열과 같은 작은 손상이 구조 전체에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

3. 세미모노코크 동체 구조

프레임, 벌크헤드를 동체의 형태를 만들고 동체의 길이 방향으로 롱 저런 과 스트링거를 보강하여 외피를 입히는 구조입니다.

 

● 롱 저런 과 스트링거 - 동체의 길이 방향으로 배치되는 부재로서 프레임과 더불어 동체의 기본 모양을 형상해서 동체에 작용하는 굽힘 모멘트에 의한 인장 응력과 압축 응력을 담당하고 응력에 대응하는 충분한 강도를 가지기 위해 굽힘 성형 및 압축 성형을 통해 제작됩니다.

 

● 프레인 - 합금 판으로 성형 조립되고 축 하중과 휨 하중에 견디도록 제작하고 스트링거를 적당한 간격으로 배치해서 결합합니다.

 

● 벌크헤드 - 일반적으로 동체 앞뒤에 하나씩 배치되는데 동체 앞의 벌크헤드는 방화벽으로 사용하기도 합니다. 여압식 동체에서는 객실 안의압력 유지하는 압력 칸으로 사용하기도 합니다. 동체 중간에 링과 같은 형식으로 배치해서 날개, 착륙 장치 등의 장착 부위를 마련해 주는 역할을 하고 비틀림에 의해 변형되는 것을 막아 주고 동체에 작용한 집중 하중을 외피로 분산시키는 기능을 합니다.

 

● 외피 - 알루미늄 합금판을 비롯한 복합 소재 등을 제작되고 스트링거, 롱 저런, 플레임, 링, 정형제 등을 리벳으로 고정되어 있고 주로 전단력과 비틀림을 담당합니다.

 

- 항공기 윙의 구조

 

항공기를 공중으로 들어 올리는 양력을 발생시키고 스파, 리브, 스트링거, 외피 등으로 구성되어 있고 양력을 발생할 수 있도록 단면은 특수한 형채의 유선형으로 된 에어포일을 가지고 있습니다. 날개는 동체에 부착되고 착륙장치, 엔진, 조종면, 연료탱크로 사용하고 있습니다.

 

● 스파 - 굽힘 하중을 담당하는 플랜지와 전단력을 담당하는 웨브로 구성되어 있습니다. 앞날개 스파, 미드 스파, 리어 스파로 구성되어 있고 날개에 작용하는 하중의 대부분을 담당하고 날개를 동체와 연결시켜 줍니다.

 

● 리브 - 날개의 단면이 공기 역학적인 에어포일을 유지할 수 있도록 날개의 모양을 형성해 주며 외피에 작용하는 하중을 스파에 전달하는 역할을 합니다.

 

● 스트링거 - 날개의 굽힘 강도를 크게 하고 비틀림에 의한 좌굴을 방지하기 위해 날개의 길이 방향으로 장착되어 리브와 리벳으로 고정되어 있습니다. 최근에는 두꺼운 알루미늄 합금판을 깎아 스트링거와 외피를 일체로 만든 패널형을 사용하는데 최소의 무게로 높은 강도와 강성을 얻을 수 있습니다.

 

● 외피 - 스파의 윗면과 아랫면의 외피는 플랜지 역할을 하므로 외피 자체가 압축과 인장을 받게 되고 나머지 하중도 회피가 담당하게 되어 응력 외피라고 불리며 높은 강도가 요구됩니다. 하지만 날개 앞전과 날개 뒷전의 외피는 구조상 응력을 받지 않지만 공기 역학적인 형태를 유지하고 있습니다.