항공기체 핵심내용정리 / 항공자격증 필기시험

1.항공기 기체구조

1.기체구조 개요

  1.1.기체구성

    1)3부분 구성 : 동체(Fuselage) /  날개(wing) / 꼬리날개(tail wing)

    2)5부분 구성 : 동체 / 날개 / 꼬리날개 / 착륙장치(landing gear) / 기관마운트 및 나셀(enginemount&nacelle)


  1.2.기체구조구분

    1)1차구조 : 기체의 중요한 하중을 담당하는 부분 // 날개보/리브/외피/벌크헤드/세로대/프레임/스트링거

    2)2차구조 : 비교적 작은 하중을 담당하는 구조부분 // 2개의 날개보를 가지는 날개의 앞전부분


  1.3.트러스구조 : 목재또는 강관으로 트러스를 이루고 그위에 천이나 얇은 금속판으로 외피를 씌운 구조


  1.4.응력외피구조

    1)하중의 일부를 외부표피도 같이 담당하는 구조

    2)모노코크구조 : 하중전체를 외피가 담당

    3)세미모노코크구조 : 외피와 뼈대가 하중을 같이 담당


  1.5.페일세이프 구조

    1)다경로하중구조(Redundunt) : 여러개의 부재가 동시에 하중을 담당하는 구조

    2)이중구조(Double) : 두개이상의 작은 부재들로 부재를 제작하여 결합한 구조

    3)대치구조(back-up) : 부재 파손에 대비하여 예비 부재를 설치한 구조 

    4)하중경감(load dropping) : 부재가 파손되기시작하면 주변의 다른 부재로 하중을 전달시키는 구조

    cf.손상허용설계 : 결함이 발견되기 전까지 구조적인 문제가 생기지 않도록 한 설계

 

https://suwon422.tistory.com/108

[기체] 페일세이프 구조 / 수명안전구조 / 손상허용설계 / FAIL-SAFE SAFE-LIFE DAMAGE TOLERANCE

 

 

1.6.항공기 위치표시 : 항공기의 위치를 편리하게 표현할 수 있는 방법

    1)동체위치선(Fuselage Station ; FS) : 기준점을 기준으로 비행기의 세로축방향으로 분할한 선

    2)동체수위선(Body water line ; BWL) : 기준점을 기준으로 비행기의 수직축방향으로 분할한 선

    3)버턱 라인(Buttock line ; BBL) : 기준점을 기준으로 비행기의 가로축방향으로 분할한 선

    4)날개위치선(Wing Station ; Ws) : 날개보가 직각인 기준면으로부터 날개 끝방향으로 분할한 선

https://suwon422.tistory.com/109

[기체] 항공기 위치표시방법 FUSELAGE STATION / WATER LINE / BUTTOCK LINE / 항공자격증 내용 정리

2.동체(Fuselage)

  2.1.동체의역할

    1)비행중 항공기에 작용하는 하중을 담당

    2)날개 / 꼬리날개 / 착륙장치등을 장착하는 항공기의 몸체

    3)승객 / 승무원 / 화물을 수용

    4)착륙장치를 집어넣을 수 있는 공간 제공


  2.2.동체구조의 형식

    2.2.1.트러스구조

      1)모든 하중은 골격인 트러스가 담당한다

      2)내부공간마련이 어렵고 곡선제작이 어렵다

      3)외피는 외부형상을 유지하고 항공역학적인 공기력을 발생

      4)강관의 재질은 용접이 양호한 저탄소강 또는 니켈-크롬-몰리브덴강


    2.2.2.응력외피구조

      1)모노코크구조 : 정형재 / 벌크헤드 / 외피로 동체형태를 이루고 외피를 덮은 구조

        외판만으로 이루어져 내부공간마련이 쉽지만 무게가 무겁고 손상에 약하다


      2)세미모노코크구조 : 수직방향의 벌크헤드 / 정형재 / 링 / 프레임과 세로방향의 세로대와 스트링거

        그리고 외피로 이루어져 전체적으로 응력을 분할하여 담당하는 구조


          1.벌크헤드 : 동체의 앞뒤에 하나씩 배치 / 동체의 비틀림에의한 변형 방지 및 격벽판 역할

          2.세로대 : 수직방향의 보강재 / 세로지와 함께 외피를 보호

          3.스트링거 : 세로지 // 외피의 좌굴을 방지

          4.링 : 수직방향의 보강재 / 세로지와 함께 외피를 보호

         5.외피 : 동체에 작용하는 전단응력과 비틀림력 담당 / 스트링거와 함께 압축 및 인장응력 담당

  2.3.동체여압

    2.3.1.여압(pressurizing) 

      1)동체내부에 가압된 공기를 주입하여 내부압력을 높이는것

      2)고공비행시 떨어지는 압력을 보상하기위해 사용

      3)여압공간 : 조종실 / 객실 / 화물실

      4)여압제한 : 기체구조의 강도때문에 과도하게 여압을 할수는 없다


  2.4.윈드쉴드

    2.4.1.구성 
 
      1)바깥유리 - 비닐층 - 금속산화피막 - 안쪽유리

      2)금속산화피막 : 전기를 통하게해 윈드쉴드 방빙 밀 서리제거

      3)비닐층 : 피막에의해 가열되어 플라스틱상태가 되어 바깐/안쪽 유리를 충격으로부터 보호

      4)바깥유리 : 최대여압실압력의 7~10배를 견뎌야한다

      5)안쪽유리 : 최대여압실압력의 3~4배이상을 견뎌야한다


    2.4.2.충격강도 : 순항중에 1.8kg의 새가 충돌해서 파괴되지 않아야 한다


3.날개(Wing)

  3.1.날개의 역할

    1)공기역학적으로 양력을 발생시켜 항공기를 뜨게한다

    2)착륙장치 / 기관 / 조종장치 / 각종고양력장치 등이 부착된다

    3)연료탱크로써의 역할을 한다


  3.2.날개구조의 종류

    1)트러스구조형 날개 : 주로 소형항공기에 사용

    2)세미모노코크형 날개 : 날개보 / 리브 / 강선 / 외피 / 정형재 / 세로지 등으로 구성

      1.날개보 : 날개에 작용하는 대부분의 하중 담담 / 굽힘하중과 비틀림하중을 주로 담당

      2.리브 : 공기역학적인 날개골형상을 유지시켜주고 외피의 하중을 날개보에 전달한다

      3.스트링거 : 날개의 굽힘강도를 증가시키고 비틀림에 의한 좌굴을 방지한다

      4.외피 : 전방날개보와 후방날개보 사이의 외피를 가장큰 응력을 받는 응력외파라 한다


  3.3.날개의 장착방법

    1)지주식날개 : 날개장착부와 지주의 양끝점이 삼각형을 이루는 구조로 소형기에 많이 사용

    2)외팔보식 날개 : 항력이 적으나 모든 응력이 날개 장착부에 집중되어 강도를 가지도록 설계한다


  3.4.날개 내부 연료탱크

    1)인테그럴 연료탱크 : 날개 내부공간을 밀폐시켜 그대로 연료탱크로 사용하는 방법

    2)블래더-금속형 연료탱크 : 금속으로 된 연료탱크를 날개보 사이의 공간에 내장하여 사용

    3)블래더-셀형 연료탱크 : 합성고무제품으로 된 연료탱크로 구식 군용기에 많이 사용되었다


  3.5.날개의 방빙 및 제빙 // 방빙 : 얼음이 어는것을 방지   제빙 : 이미 생긴 얼음을 제거 

    3.5.1.날개방빙장치

      1)전열식 방빙장치 : 날개앞전에 전열선을 설치하여 전기열로 앞전을 가열하는 방법

      2)가열 공기식 방빙장치 : 압축기 블리드에어를 날개앞전 내부의 덕트로 흘러보내 가열하는 방법


    3.5.2.날개제빙장치

      1)알코올 분출식 : 날개앞전의 작은구멍으로 알코올을 분사하여 어는점을 낮춰 얼음을 제거

      2)제빙부츠식 : 압축공기를 날개 앞전에 맥동적으로 공급하여 얼음을 제거


  3.6.꼬리날개

    3.6.1.꼬리날개의 역할 : 동체의 꼬리에 부착하여 비행기의 안정성과 조종성을 제공한다


    3.6.2.꼬리날개의 종류

      1)V자형 꼬리날개 : 수평/수직 꼬리날개의 역할을 한개로 통합한 것으로 뒷전에 러더베이터가 장착

      2)T자형 꼬리날개 : 꼬리날개가 주날개의 후류에 들어가지 않아 꼬리날개 효율이 좋다

      3)일반형 꼬리날개 : 동체 뒷쪽에 수평꼬리날개와 수직꼬리날개가 붙어있다


    3.6.3.수평꼬리날개

      1)구성 : 수평안정판 + 승강키

      2)수평안정판 : 비행중 항공기의 세로안정성을 주로 담당한다

      3)승강키 : 수평안정판 뒤에 장착되며 위아래로 움직여 항공기의 피칭모멘트를 발생시킨다


    3.6.3.수직꼬리날개

      1)구성 : 수직안정판 + 방향키

      2)수직안정판 : 비행중 항공기의 방향안정성을 주로 담당한다

      3)방향키 : 수직안정판 뒤에 장착되며 좌우로 움직여 항공기의 요잉모멘트를 발생시킨다

 

 

 

 

2.항공기 기체계통

1.조종계통

  1.1.축과 조종면

    1.1.1.항공기의 세가지 운동축

      1)세로축(x축) : 항공기의 앞과 뒤를 연결한 선

      2)가로축(y축) : 항공기의 날개끝과 반대쪽 날개끝을 연결한 선

      3)수직축(z축) : 세로축과 가로축에 대해 수직인 축


    1.1.2.항공기의 세가지 운동

      1)키놀이(Pitching) : 가로축을 기준으로 회전하는 운동

      2)옆놀이(Rolling) : 세로축을 기준으로 회전하는 운동

      3)빗놀이(Yawing) : 수직축을 기준으로 회전하는 운동


    1.1.3. 3축운동 조종면

      1)키놀이 : 승강타를 위아래로 움직여서 조종

      2)옆놀이 : 도움날개를 위아래로 움직여서 조종

      3)빗놀이 : 방향타를 좌우로 움직여서 조종


  1.2.옆놀이 조종계통

    1)조종간을 좌우로 움직여서 조종

    2)조종간 왼쪽 > 왼쪽도움날개상승 및 오른쪽 도움날개 하강 > 왼쪽으로 옆놀이비행

    3)조종간 오른쪽 > 왼쪽도움날개하강 및 오른쪽 도움날개 상승 > 오른쪽으로 옆놀이비행


  1.3.키놀이 조종계통

    1)조종간을 앞뒤로 당겨서 조종

    2)조종간 당김 > 승강타 상승 > 기수 상승 > 위로 키놀이 비행

    3)조종간 밈 > 승강타 하강 > 기수하강 > 아래로 키놀이 비행

    4)스테빌레이터 : 수평안정판 전체가 움직이는 형식 // 고속항공기에 많이 사용


  1.4.빗놀이 조종계통

    1)방향페달을 좌우로 밟아서 조종

    2)왼쪽페달 밟음 > 방향타 왼쪽 > 기수 왼쪽 > 왼쪽으로 빗놀이 비행

    3)오른쪽페달 밟음 > 방향타 오른쪽 > 기수 오른쪽 > 오른쪽으로 빗놀이 비행


  1.5.운동전달방식

    1.5.1.수동조종장치 : 조종사의 조종을 기계적으로 조종면에 전달 / 가벼운 무게 / 신뢰성 높음

      1)케이블 조종계통 : 방향전환이 자유롭고 가격이 싸지만 느슨해질수 있고 케이블의 마멸이 많다

      2)푸시풀로드 : 케이블 대신 로드가 사용 / 무겁고 관성력이 크다 / 가격이 비싸다

      3)토크튜브 : 조종을 튜브의 회전을 통해 조종면에 전달하는 방식


    1.5.2.동력조종장치 : 조종면의 작동을 동력원을 이용하여 작동시키는 방식

      1)유압부스터식(가역식) : 유압의 힘을 이용해 큰 조종력을 낼 수 있는 방식

      2)비가역식 : 인공감각장치가 설치된 방식

      3)플라이바이와이어 : 조종간/페달의 움직임을 전지적인신호로변경시켜 컴퓨터가 작동시키는 방식

      4)자동조종장치 : 자이로스코프 / 서보앰프 / 서보모터로 구성


2.착륙장치

  2.1착륙장치의 분류

    1)사용 목적 : 육상용 / 설원용 / 수상용

    2)장착방법 : 접개들이형 / 고정형

    3)조향바퀴위치 : 앞바퀴형 / 뒷바퀴형

      1.앞바퀴형 : 조종시야우수 / 지상전복 X / 무게중심이 주바퀴 앞에위치

      2.뒷바퀴형 : 소형기에사용 / 지상전복의 위험성 / 무게중심이 주바퀴 뒤에위치

    4)타이어 수 : 단일식 / 이중식 / 텐덤식 / 보기식


  2.2.완충장치(shock absorber)

    1)고무식 : 고무의 탄성을 이용 / 완충효율 50%

    2)평판스프링식 : 강철판의 탄성을 이용 / 완충효율 50%

    3)공기압축식 : 공기의 압축성을 이용 / 완충효율 47%

    4)올레오식 완충장치(공기-오일 완충장치) : 가장많이사용 / 완충효율 70%~80%

      1.윗실린더 : 위쪽의 상부챔버를 덮는 실린더로 위 스트럿이라고도 한다

      2.아래실린더 : 아래피스톤으로써 윗실린더 내부를 상하운동한다

      3.오리피스 : 완충장치 안의 작동유의 흐름을 제한한다

      4.미터링핀 : 아래 스트럿에 장착되어 오리피스를 통과하며 유량단면적을 조절한다


  2.3.착륙장치 주요구조

    1)트러니언 : 랜딩기어의 관절으로써 양끝이 베어링에 지지되어 회전축역할을 한다

    2)토션링크 : 토크링크 / 피스톤이 과도하게 빠지거나 좌우로 돌아가지 않도록 잡아준다

    3)트럭 : 이착륙시 항공기 자세에 따라서 앞뒤로 기울어진다

    4)사이드스트럿 : 착륙장치가 옆으로 주저않지 않도록 받쳐주는 역할을 한다

    5)드래그스트럿 : 항공기 진행방향으로 장착되어 완충스트러트는 지지해준다

    6)센터링 실린더 : 착륙하는 과정에서 트럭과 완충스트러트가 서로 수직이 되도록 한다

    7)스너버 : 센터링실린더의 작동을 완만하게 이루어지도록하며 지상활주시 진동을 감소시킨다

    8)이퀄러이저로드 : 제동평형로드 / 항공기 제동시 뒷바퀴가 지면에서 떨어지는것을 방지한다

    9)로크기구 : 랜딩기어가 펼쳐졌거나 들어갔을때 그 상태로 고정해주는 역할을 한다

    10)액슬 : 바퀴가 들어가 회전하는 회전축으로써 액슬너트로 바퀴가 빠지지 않도록 한다

    11)시미댐퍼 : 앞착륙장치에 장착되어 지상활주중의 진동을 흡수한다


  2.4.작동순서 및 경고회로

 

    2.4.1.접개들이 착륙장치 작동순서

      1)펼침 : 레버내림위치 > uplatch해제 > 도어 열림 > 기어 펼쳐짐 > down latch작동

      2)접음 : 레버올림위치 > down latch해제 > 기어접힘 > 도어닫힘 > up latch 작동


    2.4.2.경고회로

      1)녹색등 : 기어가 완전히 내려가면 down latch에 의해 녹색등 발광

      2)적색등 : 기어가 올라가지도 내려가지도 않은 중간 상태에서 up latch에 의해 적색등 발광

      3)무색등 : 기어가 완전히 올라와 down latch작동 시 아무 불도 켜지지 않음


  2.5.브레이크장치

    2.5.1.브레이크의 종류

      1)목적에 따른 분류 : 정상브레이크 / 파킹브레이크 / 비상-보조 브레이크

      2)작동및 구조에 따른 분류 : 팽창튜브식 / 싱글디스크식 / 멀티디스크식 / 세그먼트 로터식

    2.5.2.안티스키드시스템

      1)과도한 브레이크사용으로 바퀴가 회전하지않고 지면에 쓸리는 스키드현상을 방지


    2.5.3.브레이크계통 점검

      1)드래깅 : 계통에 공기가 차거나 기구결함으로 브레이크를 풀어도 제동이 풀리지않는 현상

      2)그래빙 : 제동판이나 라이닝에 기름/이물질이 부착되어 제동이 거칠어지는 현상

      3)페이딩 : 브레이크가 과열되어 라이닝등이 마모되면서 미끄러지면서 제동효과가 감소하는 현상

      4)스펀지현상 : 계통에 공기가차서 브레이크를 밟아도 제동이 제대로 되지않는 현상


  2.6.바퀴 및 타이어

    2.6.1.바퀴

      1)바퀴의 종류 : 스플릿형 / 플랜지형 / 드롭센터 고정플랜지형

      2) 재질 : 알루미늄 또는 마그네슘 합금


    2.6.2.타이어

      1)트레드(Tread) : 직접 지면과 접하는 타이어의 외곽부분

      2)트레드 홈 : 트레드사이에 움푹 패여있는 홈 // 수막현상 방지

      3)코어보디: 타이어의 골격부분 / 강력한 인견이나 나일론 코드를 겹친후 내열고무를 입힌다

      4)브레이커 : 코어보디와 트레드 사이에서 열을 차단한다

      5)와이어 비드 : 휠과 접하는 부분으로 내부에 강선이들어가 늘어남을 방지하고 빠지지 않도록 한다


    2.6.3.타이어의 규격

      1)저압 타이어 : 타이어 폭 x 타이어 내경 x 코어보디의 적층 수

      2)고압 타이어 : 타이어 외경 x 타이어 폭 x 타이어 내경


3.기관 마운트 및 나셀

  3.1.기관마운트

    1)역할 : 기관의 무게지지 / 기관의 추력을 기체에 전달 / 큰 하중을 받는 구조물

    2)방화벽 : 기관의 열이나 화염이 기체로 전달되는것을 막는 격판 / 기관마운트 뒤에 위치


  3.2.나셀

    1)역할 : 기관을 둘러싼 부분으로써 기관과 부수장치들을 위한 공간을 마련하고 바깥외형을 유선형으로 해준다

    2)카울링 : 기관 및 관계부품들에 쉽게 접근할 수 있도록 손쉽게 떼었다 붙였다 할 수 있는 덮개

    3)카울플랩 : 나셀내부를 통과하는 공기의 양을 조절해 기관의 냉각을 조절한다

    4)공기 스쿠프 : 기화기에 흡입되는 공기통로의 입구


  3.3.QEC엔진(Quick Engine Change) : 기관을 떼어낼때에 관계되는 계통(유압/윤활/연료/전기 등)도 쉽게 장탈착 

 

      가능한 엔진을 말한다

 

3.항공기용 재료

1.항공기재료 개요

  1.1.항공기용 재료의 구분

    1)철강재료 : 순철 / 탄소강 / 특수강(합금강) 

    2)비철금속재료 : 알루미늄 / 티타늄 / 니켈 / 구리 / 마그네슘  

    3)비금속재료 : 플라스틱 / 고무 / 세라믹

    4)복합재료 : 유리섬유 / 탄소섬유 / 아라미드섬유 / 보론섬유 / 세라믹섬유


  1.2.금속의 성질 : 항공기용 재료는 금속재료가 많이 사용됨

    1.2.1.금속재료의 특징

      1)상온에서 고체이고 결정체이다

      2)전기 및 열 전도성이 우수하다

      3)열에 강하다

      4)열처리를 통해 기계적 성질을 변화시킬 수 있다

      5)자원이 풍부하고 원가가 저렴하다


    1.2.2.금속재료의 성질

      1)강도 : 재료가 정적인 힘(인장/압축/굽힘하중)에대해 저항하는 정도

      2)경도 : 재료의 단단한 정도

      3)전성 : 퍼짐성 / 얇은 판으로 가공할 수 있는 성질

      4)연성 : 뽑힘성 / 가는 선이나 관으로 가공할 수 있는 성질

      5)취성 : 메짐 / 굽힘이나 변형이 거의 일어나지않고 깨지는 성질

      6)인성 : 재료의 질긴성질 / 찢어지거나 파괴가 잘 되지 않는 성질

      7)탄성 : 외력에 의한변형이 외력제거 시 되돌아 오는 성질

      8)소성 : 외력을 제거해도 외력에 의한 변형이 되돌아 오지 않는 성질


    1.2.3.금속재료의 가공

      1)단조(Forging) : 재료를 가열하여 해머 등으로 단련 및 성형하는 것

      2)압연(Rolling) : 재료를 회전롤러에 통과시켜 원하는 판재로 만드는 것

      3)프레스(Press) : 재료를 프레스로 찍어 원하는 모양으로 만드는 것

      4)압출(extruding) : 재료를 실린더 모양의 용기에 넣고 구멍을 통해 밀어넣는 것

      5)인발(Drawing) : 재료를 원뿔형 구멍을 통해 밀어넣어 가공하는 것


2.철강재료

  2.1.철강재료의 분류

    1)순철(pure iron) : 탄소함유량 0.025% 이하

    2)강(steel) : 탄소함유량 0.025% ~ 2.0%

      1.탄소강 : 철 + (규소/망간/인/황)

      2.합금강(특수강) : 탄소강 + (니켈/크롬/몰리브덴/망간/텅스텐/바나듐/규소)

    3)주철(cast iron) : 탄소함유량 2.0% ~ 6.68%  // 왕복기관 피스톤 링의 재질


  2.2.철강재료의 장점

    1)강도와 인성등의 기계적 성질이 우수

    2)가공성이 우수

    3)열처리를 통해 성질변화가 가능

    4)용접성이 양호

    5)다양한 합금원소를 첨가하여 다양한 특성부여가 가능


  2.3.순철

    1)불순물과 합금원소가 거의 없는 순수한 철

    2)강도가 약해 구조용으로 사용 불가


  2.4.탄소강

    2.4.1.탄소강의 특징

      1)철 + 0.025% ~2.0%탄소 + (규소/망간/인/황)

      2)생산성/경제성/가공성/기계적성질이 우수하여 강중에서 가장 많이사용

      3)비강도가 나빠 항공기 구조용으론 사용 불가 >> 안전결선와이어/부싱/나사/로드 등에 사용

 

      cf.비강도 : 재료의 강도를 비중량으로 나눈 값 (단위 중량당, 단위 체적당의 강도)


    2.4.2.탄소강 함유원소의 영향

      1)탄소 : 인장강도와 경도증가 / 인성과 내충격성, 용접성감소

      2)규소 : 용융 시 유동성 증가 / 내충격성 감소

      3)망간 : 강도와 고온가공성 증가/연신율감소 억제 / 황화철생성을 억제하여 취성증가 방지

      4)인 : 인장강도와 경도 증가 / 연신율과 충격저항 감소

      5)황 : 용융온도가 낮은 황화철 생성 / 취성을 증가 / 망간첨가 필요


    2.4.3.탄소강의 분류

      1)저탄소강 : [0.1 ~ 0.3% 탄소] // 안전결선 와이어, 부싱, 나사, 로드

      2)중탄소강 : [0.3 ~ 0.6% 탄소] // 차축, 크랭크축

      3)고탄소강 : [0.6 ~ 1.2% 탄소] // 철도레일, 기차바퀴, 스프링


  2.5.합금강(특수강) : 탄소강 + (니켈/크롬/몰리브덴 등)

    2.5.1.특수강의 분류 : 고장력강 / 내식강 / 내열강

    2.5.2.고장력강

      1)내식성이 좋지 않아 카드뮴 / 니켈-카드뮴 피막하여 사용

      2)크롬-몰리브덴강 : 용접성/열처리성을 향상 // 84.4~112.6[kg/mm^2]인장강도 // 강력볼트,착륙장치부품

      3)니켈-크롬-몰리브덴강 : 크롬-몰리브덴강의 담금질성 개선 // 179[kg/mm^2]인장강도 // 착륙장치 부품


    2.5.3.내식강

      1)탄소강에 다량의 크롬을 첨가하여 내식성을 증가 // 스테인리스강 포함

      2)마텐자이트계 스테인리스강 : 탄소강 + 13%Cr // 13Cr이라고도 함 // 흡입안내깃, 압축기 깃

      3)오스테나이트계 스테인리스강 : 탄소강 + 18%Cr + 8%Ni // 18-8스테인강 // 방화벽,와이어등

      4)석출경화형 스테인리스강 : 내식성,강도,내열성우수 // 항공기나 미사일의 기계부품재료


    2.5.4.내열강

      1)탄소강 + (니켈/크롬/알루미늄/규소)등

      2)실크롬강(밸브강) : 탄소강 + 크롬위주의 니켈/텅스텐/규소 등 // 왕복기관 밸브재료


  2.6.주철(Cast Iron)

    2.6.1.주철의 특징
 
      1)낮은 용융온도와 유동성 우수 >> 복잡한형상 주조가능

      2)경도가 좋고 부식저항성이 있다

      3)절삭가공성이 우수

      4)압축강도우수 // 인장강도 및 충격강도 나쁨


    2.6.2.주철의 성질

      1)내마멸성 : 자체의 흑연이 윤활제역할을 하여 내마멸성이 우수

      2)감쇠성 : 진동을 흡수하는 성질

      3)피삭성 : 절삭성이 우수


3.비철금속재료 : 금속재료의 주성분이 철이 아닌 금속재료

  3.1.알루미늄합금

    3.1.1.알루미늄합금의 특징

      1)전성이 우수하여 성형가공성이 우수

      2)상온에서 기계적 성질이 우수

      3)합금원소의 조성변화를 통해 연신율 조절가능

      4)내식성이 양호

      5)시효경화성 : 열처리 후 시간이 지남에 따라 강도와 경도가 증가


    3.1.2.고강도 알루미늄 합금 (알루미늄-구리 합금) 

      1)2014 : Al + 4.5%Cu // 고강도장착대, 과급기, 임펠러

      2)2017 : Al + 4%Cu + 0.5%Mg // 두랄루민 // 리벳재료로 사용 

      3)2024 : Al + 4.4%Cu + 1.5%Mg // 초두랄루민 // 날개밑면, 동체외피재료로 사용

      4)7075 : Al + 5.6%Zn + 2.5%Mg // 극초두랄루민 // 날개 윗면, 날개보재료로 사용


    3.1.3.내열 알루미늄 합금 

      1)2218 : Al-Cu-Mg합금 + 2%니켈 // 내열성합금 // Y합금
   
      2)2618 : Al-Cu합금 + 1.2%니켈 + 1.0%철 // 콩코드외피 // 100~200℃에서 가장 강도가 우수


    3.1.4.내식 알루미늄 합금

      1)1100 : 순수 알루미늄 합금 // 열처리 불가 및 구조용 사용 불가 // 연료및윤활유 탱크, 파이프

      2)3003 : 용접불필요한 비구조부분 / 강도를 요구하지않는 곳에 사용

      3)5052 : 피로강도 우수 / 진동이 심한곳에 사용

      4)6061 : 내식성,용접성,성형가공성 양호 // 노스카울링, 날개끝, 기관덮개에 사용

      5)알크래드판 : 알루미늄 합금 양면에 순수알루미늄을 3~5%두께로 입힌것 // 부식방지 및 표면긁힘방지


  3.2.티탄합금

    3.2.1.티탄의 성질

      1)비중 4.51 // 용융온도 1668℃

      2)내식성과 내열성이 우수

      3)비강도가 항공기재료중 가장 우수 

      4)로켓 및 가스터빈기관의 재료로 많이 사용


    3.2.2.티탄합금의 종류

      1)순수티탄 : 연성/내식성/용접성이 양호 // 바닥패널 및 방화벽에사용

      2)Ti-6Al-4V : 열처리로 인장강도 향상 // 초음속여객기 기체구조, 압축기 깃과 디스크

      3)Ti-5Al-2.5Sn : 고온강도 및 크리프파괴강도 우수 // 가스터빈기관 케이스

      4)Ti-8Al-1Mo-1V : 400~500℃의 고온에서 다른 티탄합금보다 우수한 크리프파괴강도 와 우수한 용접성


  3.3.구리합금

    3.3.1.구리의 성질

      1)광택을 지닌 비자성체

      2)열과 전기의 전도성이 우수

      3)항공기 전기계통부품에 많이 사용


    3.3.2.구리합금의 종류

 

      1)황동 : 구리 + 아연

        1. 60/40황동 : 40%Zn 황동 // 염분내식성이 우수 // 열교환기,볼트,너트,염분접축부품에 사용

        2. 70/30황동 : 30%Zn 황동 // 황금색, 전연성과 강도가 양호

 

      2)청동 : 구리 + 주석

        1. 강도가 크고 내마멸성이 우수

        2. 대기와 염분부식 저항성이 우수


  3.4.니켈합금

    3.4.1.니켈의 성질

      1)흰색을 띄며 인성과 내식성이 우수

      2)비중 8.9로 무거운편 // 용융점 1455℃

      3)니켈합금(초합금)상태로 가스터빈기관의 구조재료로 사용


    3.4.2.니켈합금의 종류

      1)인코넬 600 : 니켈 + 15%Cr + 8%Fe // 내식성,내산화성 향상 // 성형성,용접성 양호

      2)인코넬 718 : 니켈 + 크롬 + 몰리브덴 // 700℃까지 고온강도 양호 // 터빈디스크, 축에 사용

      3)하스텔로이 : 니켈 + 16% 몰리브덴 // 고온내식성우수 // 가스터빈기관 안내깃 

      cf.터빈기관 내열합금 : 철성분내열합금(내열강) / 니켈내열합금 / 코발트내열합금(스텔라이트 포함)


  3.5.마그네슘합금

    3.5.1.마그네슘의 성질

     1)항공기용 재료중 가장 가벼운 재료

      2)전연성 및 절삭성 우수 // 내열성과 내마멸성 나쁨

      3)내식성이 나빠 화학 피막 처리를 하여 사용

 

 

 

4.항공기용 재료 (2)

1.항공기용 재료 식별법

  1.1.철강재료 식별 -SAE(Society of Automotive Engineers)

    1)첫째자리 : 강의 종류

    2)둘째자리 : 합금원소 함유량

    3)셋째/넷째 자리 : 탄소 함유량


    1XXX : 탄소강 13XX : 망간강 2XXX : 니켈강

    3XXX : 니켈-크롬강 4XXX : 몰리브덴강 41XX : 크롬-몰리브덴강

    43XX : 니켈-크롬-몰리브덴강 5XXX : 크롬강 6XXX : 크롬-바나듐강

    72XX : 텅스텐-크롬강 81XX : 니켈-크롬-몰리브덴강 92XX : 규소-망간강


  1.2.알루미늄합금 식별 - 알코아 ex) A-50S

    1)맨앞자리 A : 알코아 회사의 알루미늄 재료

    2)중간 숫자 : 합금원소 

    3)맨뒷자리 S : 가공용알루미늄 


    2S : 순수알루미늄 3S~9S : 망간 10S~29S : 구리

    30S~49S : 규소 50S~69S : 마그네슘 70S~79S : 아연


  1.3.알루미늄합금 식별 - AA 규격 ex)2024-T6

    1)첫째자리 : 합금의 종류

    2)둘째자리 : 합금의 개량번호

    3)셋째/넷째자리 : 합금의 분류번호

    4)마지막 기호 : 열처리 방법


    1xxx : 순수알루미늄 2xxx : 구리 3xxx : 망간

    4xxx : 규소 5xxx : 마그네슘 6xxx : 마그네슘 + 규소

    7xxx : 아연


    F : 주조상태 그대로 H : 냉간 가공한 것 O : 풀림처리한 것

    W : 담금질 후 상온시효 진행 중 T : 열처리 한 것 T3 : 담금질 후 냉간가공

    T4 : 담금질 후 상온시효  T6 : 담금질 후 인공시효


  1.4.마그네슘 합금 식별

    1)첫째자리 알파벳 : 첫번째 합금원소

    2)둘째자리 알파벳 : 두번째 합금원소

    3)셋째자리 숫자 : 첫번째 합금원소 함유량

    4)넷째자리 숫자 : 두번째 합금원소 함유량

    5)다섯번째 자리 A : 순도가 높음

    6)여섯번째 자리 : 열처리 방법


    A : 알루미늄 H : 토륨 K : 지르코늄

    M : 망간 Z : 아연 E : 희귀원소


2.항공기용 재료 열처리 및 표면경화법

  2.1.철강재료 열처리

    1)담금질(quenching) : 변태점 이상으로 가열 후 기름이나 물에 담가 급랭 // 강도와 경도 증대

    2)뜨임(tempering / 소둔) : 500~600도로 재가열하여 공기중에서 서서히 냉각 // 잔류응력 제거및 인성 부여

    3)풀림(annealing / 연화) : 일정온도에서 어느정도 시간이 지난 후 노에서 냉각 // 조직개선 및 내부응력 제거

    4)불림(normalizing) : 담금질이상의 온도로 가열 후 공기중에서 냉각 // 조직미세화 및 내부응력 제거


  2.2.철강재료 표면경화법

    1)침탄법 : 탄소/탄화수소계의 침탄제속에서 가열하여 재료 표면에 탄소침탄층을 생성

    2)질화법 : 고온의 암모니아 가스중에서 가열하여 표면을 경화하는 방법

    3)침탄질화법(시안화법) : 시안화염의 염욕에 가열 후 담가 침탄과 질화를 동시에 하는 방법

    4)고주파담금질법 : 고주파전류로 철강의 표면을 가열 후 물에서 급랭시키는 방법

    5)금속 침투법 : 강재를 가열 후 표면에 피금속을 부착시켜 합금피복층을 형성하는 방법

    6)화염 담금질법 : 탄소강표면에 산소-아세틸렌 화염으로 가열 후 급랭하여 표면을 담금질 하는 방법


  2.3.알루미늄 합금의 열처리

    1)고용체화 처리(자연시효) : Al-Cu,Al-Mg-Si,Al-Zn계에 사용 // 강도와 경도를 증대

    2)인공시효 처리(고온시효) : 고용체화 처리 후 120~200도로 가열하여 과포화 성분을 석출

    3)풀림 처리 : 고용체화처리와 인공시효 처리 사이의 온도에서 가열하여 잔류응력을 제거


3.금속의 부식과 부식방지법

  3.1.부식의 종류

 

    1)표면부식 : 화학적 / 전기화학적 침식에 의해서 발생

    2)이질금속간 부식 : galvanic 부식 // 서로다른 종류의 금속 접촉으로 인한 기전력으로 전류가 흘러 발생

      1.알루미늄 A군(내식) : 1100 / 3003 / 5052 / 6061

      2.알루미늄 B군(고강도) : 2014 / 2017 / 2024 / 7075

    3)공식부식 : 금속일부분의 부식속도가 빨라서 국부적으로 깊은 홈을 발생시키는 부식

    4)프레팅 부식 : 서로 밀착한 부품간에 지속적으로 진동이 발생할 경우 생기는 부식

    5)응력 부식 : 강한인장응력과 부식조건의 영향으로 발생 // 알루미늄합금, 마그네슘합금에서 주로 발생

    6)입자부식 : 합금성분의 분포가 불균일할 때 발생 // 부적절한 열처리로 발생 // 입계부식/입간부식


  3.2.알루미늄합금의 부식방지법

    1)양극산화처리(Anodizing) : 표면에 내식성이 있는 산화 피막을 형성 // 알루미늄의 페인트 도장성 향상

    2)알로다인(Alodine) 처리 : 크롬계열 화학제품인 알로다인을 알루미늄 표면에 바르는 방법

    3)알크래드(Alclad) : 초강합금 표면에 알루미늄합금을 3~5%두께로 입히는 방법


  3.3.부식방지법

    1)도금처리 : 철강재료의 표면에 내식성이 양호한 주석/크롬/아연등을 얇게 입히는 방법

    2)음극부식방지법 : 외부로부터 전류를 공급해 부식이 되지않는 부(-)전위를 띠게 하는 방법

    3)파커라이징 : 철강재료의 표면에 검은갈색의 인삼염 피막을 형성시키는 방법

    4)벤더라이징 : 철강재료의 표면에 구리를 석출시키는 방법

 

 

 

5.항공기용 기계요소 (항공기 하드웨어)

1.기계요소 규격

  1)AN : Airforce-Navy 

  2)MS : Military Standard

  3)AA : Aluminum Association of America

  4)ASTM : American Society for Testing Materials

  5)SAE : Society of Automotive Engineers


2.항공기용 볼트

  2.1.볼트 일반

    1)그립 : 볼트의 길이 중 나사가 나있지 않은 부분

    2)일반볼트길이 : 그립 + 나사부(머리 미포함)

    3)접시머리볼트길이 : 그립 + 나사부(머리포함)


  2.2.볼트머리표시

    1)대시 : 내식강 볼트

    2)쌍대시 : 알루미늄 합금 볼트

    3)삼각형 : 정밀공차볼트

    4)R : 열처리 볼트

    5)S 또는 SPEC : 특수볼트

  2.3.볼트의 종류

    2.3.1.일반볼트

      1)육각머리볼트(AN 3~20) : 인장하중과 전단하중을 담당하는 곳에 사용

      2)드릴헤드볼트(AN73~81) : 머리에 안전결선용 구멍이 뚫려있는 볼트

      3)정밀공차볼트(AN173~186) : 정밀하게 가공된 볼트로 어느정도 타격을 가해야 들어가는 볼트

      4)내부렌칭볼트(MS 20004~20024) : 인장하중이 작용하는 곳에 사용 // L wrench로 작업


    2.3.2.특수볼트

      1)클레비스볼트(AN 21~36) : 전단하중만 걸리고 인장하중이 걸리지 않는 곳에 사용&nb