항공기 구조 시험 데이터 분석

Engineering

항공기를 설계하는 마지막 단계에서는 구조물이 적절하게 설계, 해석되었는지 검증하기 위해 구조시험을 수행합니다. 오늘은 구조 시험 과정에서 데이터를 어떤 과정을 통해 얻으며 이를 통한 검증 방법을 정리해 보았습니다. 

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항공기 구조 시험 

먼저 항공기 구조 시험을 수행할 때는 주요 부위를 선정합니다. 구조시험 목적에 따른 하중 조건에서 주요한 관심부위가 정해지게 되고 이 주요 부위를 중심으로 유한요소모델이 생성됩니다. 유한요소모델을 이용하여 하중 조건에서 구조물이 어떤 영향을 받는지 예측합니다. 

데이터 획득, 검증 과정

정적 변형률 예비 측정 (Strain Survey)

정적 변형률 예비 측정이란 시험 시작 전 작은 하중을 부가하여 하중이 적절한지, 시험을 진행해도 구조물에 문제가 없을 것인지 전반적으로 확인하는 작업입니다. 일반적으로 가해지는 하중의 40% 수준이 부가되며 선별된 조건에서의 주요 관심 부위에 대해 유한요소모델 해석으로 예측된 값과 시험체에서의 변형률 값을 비교합니다. 정적 예비 측정을 통해 시험, 동일 하중 조건에서 예상되는 변형률 값을 추정할 수 있고 기준이 되는 시험 시작 전과 시험체 셋업 변경, 점검이 발생하는 지점에 수행합니다.

하중 Command 대비 Feedback 

시험체에 하중이 요구한 만큼 부가되는지 확인하기 위해 스펙트럼 하중의 Command 값과 로드셀에서의 Feedback을 비교 분석하는 과정이 필요합니다. 로드셀에서 측정된 값이 입력한 하중과 오차가 크지 않으면 스펙트럼 하중이 정확히 모사되고 있다고 판단할 수 있습니다.

스트레인 게이지 모니터링 (Trend Monitoring)

시험을 수행하면 구조물에 부착된 스트레인 게이지에서 변형률 결과를 알 수 있습니다. 이 변형률을 모니터링하여 하중 경로에 문제가 없는지(일정하게 유지되는지), 의도한 대로 하중이 전달되는지 경로를 파악할 수 있습니다. 게이지 부근에서 균열이 발생하면 하중 경로가 변경되어 스트레인 값이 변하게 되어 균열 발생, 성장을 알 수 있습니다.

검사 (Inspection) 

시험 종료 후 일정 주기마다 검사를 계획하게 되는데 시험체 주요 부위에 대한 상세한 육안 검사를 하게 됩니다. 주요 부위를 검사하기 용이하게 점검창, 도어를 개방한 후 필요에 따라 하중 부가 액츄에이터를 완전히 탈거하기도 합니다. 이 검사의 목적은 유해한 변형, 패스너 풀림, 균열이 발생되었는지 확인하는 것으로 필요에 따라 균열이 발생했다고 판단되면 시험 중에도 검사를 요청할 수 있습니다. 모든 시험이 최종적으로 완료되면 치구로부터 시험체를 탈거하여 분해 검사를 실시합니다. 파트를 하나하나 분해하여 실란트, 세척하여 시험 중 발견할 수 없는 부위, 새로운 균열이 있는지 검사하여 구조 건전성을 검증합니다.