KR101304800B1 - 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법 - Google Patents

항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 항공기 조종장치용 고장 진단 장치는, 케이블과 연결되며, 전원 인가부가 장착되는 진단 회로; 및 진단 회로에 장착되며, 전원 인가부로부터 전원 인가 시 케이블의 저항을 측정함으로써 케이블의 고장 유무를 검출하는 케이블 저항 측정부;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있으며, 아울러 케이블 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있다.

Description

항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법{Apparatus and method to detect default of cable for aircraft controlling apparatus}
항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있는 항공기 조종 장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법이 개시된다.
항공기 조종장치는, 항공기의 고도, 방향, 자세, 동력 또는 속도 등을 제어하는 구성으로서, 일반적으로 조종실(cockpit)로부터 조정면(control surface)까지 연결된 강 케이블(steel cable)에 의하여 동작된다.
이러한 강 케이블, 즉 항공기 조종장치용 케이블은 항공기 안전에 매우 중요한 역할을 하는 부분이지만, 대부분이 항공기의 몸체에 내장되기 때문에 마모나 부식 등으로 인한 고장이 발생되더라도 이를 육안으로 확인하기가 불가능하다.
부연 설명하면, 전도체인 탄소강 또는 스테인리스강으로 구성되는 케이블은 시간이 지날수록 마모나 부식 등이 발생된다. 도 1은 마모 정도가 다른 케이블들을 나타낸 것이며, 도 2는 마모된 케이블 및 부식된 케이블을 표현한 도면이며, 도 3은 내측 마모가 발생된 케이블을 표현한 도면이다.
종래에는 항공기 조종장치용 케이블의 마모 또는 부식 정도, 즉 고장 유무를 파악하기 위해 정비사가 항공기의 몸체 부분을 부분적으로 분해한 후 케이블을 꺼내 이를 육안으로 확인하였다. 이때, 헝겊 등을 이용하여 케이블을 문지르면 절단되어 떨어져 나온 케이블의 가닥을 좀 더 용이하게 감지할 수 있다.
그러나, 이러한 종래 방법의 경우, 케이블의 고장 유무를 확인하기 위해 정비사가 항공기의 몸체 부분을 분해해야 하는 복잡함이 있었으며, 육안으로 확인하기 때문에 케이블의 마모 또는 부식 정도를 정확하게 파악할 수 없는 한계가 있다.
이에, 케이블의 고장 유무를 보다 간편한 방법으로 정확하게 파악할 수 있는 새로운 구조의 고장 진단 장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않아도 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치 및 그의 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 항공기 조종장치용 고장 진단 장치는, 케이블과 연결되며, 전원 인가부가 장착되는 진단 회로; 및 상기 진단 회로에 장착되며, 상기 전원 인가부로부터 전원 인가 시 상기 케이블의 저항을 측정함으로써 상기 케이블의 고장 유무를 검출하는 케이블 저항 측정부;를 포함하며, 이러한 구성에 의해서, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있으며, 아울러 케이블 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있다.
상기 케이블 저항 측정부로부터 측정되는 상기 케이블의 저항값이 커질수록 상기 케이블의 단면적이 감소한다는 원리를 이용하여, 측정된 상기 케이블의 저항값이 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 판단하도록 하는 미리 설정된 기준 수치보다 크게 측정되는 경우 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 결정할 수 있다.
상기 케이블 저항 측정부는 상기 진단 회로에서 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge) 타입으로 마련되며, 일부분이 상기 케이블에 연결됨으로써 상기 케이블의 저항을 측정할 수 있다.
상기 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치는, 상기 진단 회로에 장착되며, 상기 케이블의 온도를 측정함으로써 온도 영향을 고려하여 상기 케이블 저항 측정부에 의해 측정된 저항값을 보정하도록 하는 케이블 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 케이블 온도 측정부는 상기 진단 회로 상에서 상기 케이블 저항 측정부와 병렬식으로 배열되는 휘스톤 브리지 타입으로 마련되며, 저항 센싱을 통해 온도를 측정하는 온도 센서를 구비할 수 있다.
Figure 112011038054882-pat00001
(여기서, ρ는 비저항, L은 케이블의 길이, A는 케이블의 단면적임)은 식에 의해 상기 저항(R)은 상기 케이블의 비저항(ρ)에 비례하고,
Figure 112011038054882-pat00002
(여기서, ρ0은 0℃ 일 때의 저항, α는 저항의 온도계수 그리고 T는 온도임)식에 의해 상기 비저항은 온도에 비례함을 이용하여, 온도 영향이 고려된 상기 케이블의 저항을 구할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 고장 진단 방법은, 상기 케이블에 상기 케이블 저항 측정부를 연결하고 상기 전원 인가부로부터 상기 진단 회로로 전원을 인가하는, 전원 인가 단계; 상기 케이블 저항 측정부를 통해 상기 케이블의 저항을 측정하는, 저항 측정 단계; 및 상기 케이블 저항 측정부에 의해 측정된 상기 케이블의 저항값과, 상기 케이블의 고장이 발생됨을 판단하도록 하는 미리 설정된 기준 수치를 비교하는, 비교 단계;를 포함하며, 상기 비교 단계에서 측정된 상기 케이블의 저항값이 상기 미리 설정된 기준 수치보다 큰 경우 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 판단함으로써, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있으며, 아울러 케이블 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있다.
상기 저항 측정 단계 시, 상기 케이블 저항 측정부에 의해 상기 케이블의 온도를 측정한 후 상기 케이블 온도 측정부에 의해 측정된 상기 케이블의 온도를 고려하여 상기 케이블의 저항을 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래와 같이 항공기 본체를 분해하지 않아도 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있다.
도 1은 마모 정도가 다른 케이블들을 나타낸 것이다.
도 2는 마모된 케이블 및 부식된 케이블을 표현한 도면이다.
도 3은 내측 마모가 발생된 케이블을 표현한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 의해 진단 받는 케이블의 다양한 형태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 고장 진단 방법의 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 의해 진단 받는 케이블의 다양한 형태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치(100)는, 전기회로로 구성되며 전원 인가를 위한 전원 인가부(120)가 장착되는 진단 회로(110)와, 진단 회로(110)에 마련되어 전원 인가부(120)로부터 전원 인가 시 케이블(101)의 저항을 측정함으로써 케이블(101)의 고장 유무를 판단하는 케이블 저항 측정부(130)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 항공기 조종장치용 케이블(101)의 고장 유무를 진단할 때, 보다 상세하게는 케이블(101)의 마모 또는 부식 정도를 진단할 때 케이블(101)이 내장된 항공기의 본체 부분(구조부)을 분해할 필요가 없어 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있다. 또한 후술하겠지만, 저항 측정을 통해 케이블(101)의 고장 유무를 진단함으로써 케이블(101)의 고장 진단을 간단하면서도 정확하게 수행할 수 있다.
각 구성에 대해 설명하기 전에, 먼저 본 실시예의 진단 대상인 케이블(10)에 대해 설명하면, 케이블(101)은, 항공기의 본체 부분(구조부)에서 조종실로부터 조종면까지 연결되는데, 방향이 변경되는 부분에서는 풀리(pulley)가 적용될 수 있다.
그러나 케이블(101)이 풀리를 지나지 않는 곳에는 비연성(non flexible) 케이블이 적용될 수 있다. 비연성 케이블은, 1바이 7(1X7) 또는 1 바이 19(1X19) 형식이 사용될 수 있다. 비연성 케이블은 아연 도금(Galvanized)된 탄소강 또는 스테인리스강의 재료로 제작된다.
한편, 본 실시예의 항공기 조종장치용 케이블(101)로 적용될 수 있는 강 케이블은 연성 케이블로서 1/16인치 또는 3/32인치의 크기로 탄소강 및 스테인리스강을 사용하여 제작될 수 있다. 그 종류로는, 도 5에 도시된 것처럼, 7 바이 7(7X7) 케이블, 7 바이 19(7X19) 케이블이 있다.
다만, 본 발명의 진단 대상으로 적용되는 케이블(101)이 전술한 케이블에 한정되는 것이 아니라, 항공기 조종장치용 케이블로 적용될 수 있다면, 다른 종류의 케이블이 적용될 수 있음은 당연하다.
각 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 진단 회로(110)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이블(101)과 연결되며 전원 인가부(120) 및 케이블 저항 측정부(130)가 구비된다. 전원 인가부(120)는 진단 회로(110)를 형성하는 도선으로 전원을 인가함으로써 케이블 저항 측정부(130)를 통해 케이블(101)의 저항을 측정할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예의 케이블 저항 측정부(130)는, 전원 인가부(120)로부터 전원 인가 시 케이블(101)의 저항을 직접적으로 측정하는 부분으로서, 측정된 케이블(101)의 저항값을 통해 케이블(101)의 고장 유무, 즉 마모 정도 또는 부식 정도 등을 판단할 수 있다.
부연 설명하면,
Figure 112011038054882-pat00003
식(여기서, ρ는 비저항, L은 케이블의 길이, A는 케이블의 단면적임)에 기초하여 케이블(101)의 저항값(R)이 커질수록 케이블(101)의 단면적이 감소되기 때문에 측정된 케이블(101)의 저항값이 미리 설정된 수치(고장 여부를 판단하는 기준값)보다 커지는 경우 케이블(101)에 고장이 발생했음을 파악할 수 있다.
이러한 케이블 저항 측정부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge) 타입으로 마련될 수 있다. 이러한 회로 구성에 의해, 항공기 조종장치용 케이블(101)의 측정된 저항값(R)은 다음의 식에 의해 구할 수 있다.
Figure 112011038054882-pat00004
이와 같이, 휘스톤 브리지 타입의 회로가 케이블 저항 측정부(130)로 적용됨으로써, 케이블(101)의 저항값(R)을 정밀하게 측정할 수 있으며, 따라서 케이블(101)의 고장 진단을 정확하게 파악할 수 있다.
다만, 상기 식
Figure 112011038054882-pat00005
을 통해 알 수 있듯이, 저항은 비저항(ρ)과 비례 관계에 있고, 비저항은
Figure 112011038054882-pat00006
(여기서, ρ0은 0℃ 일 때의 저항, α는 저항의 온도계수 그리고 T는 온도임)식을 통해 알 수 있듯이, 온도의 영향을 받기 때문에, 온도에 의한 영향을 고려해야 케이블(101)의 저항값을 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 온도에 의한 영향을 고려하여 케이블(101)의 저항값을 보정해야 한다는 것이다.
이를 위해, 본 실시예의 항공기 조종장치용 고장 진단 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 진단 회로(110)에 장착되어, 케이블의 저항 측정 시 온도도 같이 측정할 수 있도록 하는 케이블 온도 측정부(140)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 케이블 온도 측정부(140)는 진단 회로(110) 상에서 케이블 저항 측정부(130)와 병렬 관계를 갖는 휘스톤 브리지 타입으로 마련될 수 있으며, 저항을 센싱함으로써 온도를 측정하는 온도 센서(141)를 구비할 수 있다.
온도 센서(141)를 통해 측정된 온도를 통해 전술한 비저항을 구할 수 있으며, 이러한 비저항값을 전술한 저항을 구하기 위한 식에 적용시킴으로써 케이블(101)의 저항값을 측정하여 케이블(101)의 고장 유무를 판단할 때 온도의 영향까지 적용시킬 수 있다.
부연 설명하면, 케이블(101)로 적용될 수 있는 구리의 온도계수는 1.69 (μΩ cm), 철의 온도계수는 10 (μΩ cm), 스테인레스강의 온도계수는 72 (μΩ cm)이다. 철이나 스테인리스강은 구리에 비교하여 온도에 의한 영향을 많이 받으므로 저항을 측정할 때에 이에 대한 고려가 필요한 것인데, 본 실시예에서는 케이블 온도 측정부(140)에 의해 케이블(101)의 온도를 측정하여 비저항을 구한 후 비저항을 저항을 구하는 식에 대입함으로써 이에 대한 고려를 할 수 있다.
한편, 이하에서는 이러한 구성을 갖는 항공기 조종장치용 고장 진단 장치(100)의 고장 진단 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 고장 진단 방법의 순서도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치(100)의 고장 진단 방법은, 케이블(101)에 케이블 저항 측정부(130)를 연결하고 전원 인가부(120)를 통해 진단 회로(110)에 전원을 인가하는 전원 인가 단계(S100)와, 케이블 저항 측정부(130)를 통해 케이블(101)의 저항을 측정하는 저항 측정 단계(S200)와, 케이블 저항 측정부(130)에 의해 측정된 케이블의 저항값과 케이블(101)의 고장 발생되었음을 판단하도록 하는 미리 설정된 기준 수치를 비교하는 비교 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이때, 비교 단계(S300)에서 측정된 케이블(101)의 저항값이 미리 설정된 기준 수치보다 큰 경우 케이블(101)에 고장이 발생되었음을, 즉 마모 또는 부식이 발생되었음을 판단할 수 있다.
전술한 단계들 중, 저항 측정 단계(S200) 시, 케이블 저항 측정부(130)에 의해 케이블(101)의 저항을 측정하는 동시에, 케이블 온도 측정부(140)에 의해 온도를 측정함으로써 케이블(101)에 의해 측정되는 저항값을 보다 정확하게 보정할 수 있다. 즉, 케이블 온도 측정부(140)에 의해 측정된 온도에 기초하여 전술한 것처럼 저항을 보정할 수 있으며, 이에 따라 케이블(130) 저항 측정 시 온도 영향도 고려될 수 있는 것이다.
따라서, 측정된 저항의 정확성을 높일 수 있어 케이블(101)의 고장 유무를 정확하게 진단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래와 같이 항공기 본체 부분을 분해하지 않고도 항공기 조종장치용 케이블(101)의 고장 유무를 간단하면서도 정확하게 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 고장 진단을 위한 노동력 발생을 줄일 수 있으면서도 비용 절감을 구현할 수 있는 장점이 있다.
전술한 일 실시예에서, 케이블의 저항 측정 또는 온도 측정을 위해 휘스톤 브리지가 적용될 수 있다고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 케이블의 저항 또는 온도를 측정할 수 있다면 휘스톤 브리지 타입이 아닌 다른 종류의 회로가 적용될 수 있음은 당연하다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치
101 : 케이블 110 : 진단 회로
120 : 전원 인가부 130 : 케이블 저항 측정부
140 : 케이블 온도 측정부 141 : 온도 센서
S100 : 전원 인가 단계 S200 : 저항 측정 단계
S300 : 비교 단계

Claims (8)

  1. 항공기 조종장치용 케이블의 고장을 진단하는 진단 장치에 있어서,
    상기 케이블과 연결되며, 전원 인가부가 장착되는 진단 회로;
    상기 진단 회로에 장착되며, 상기 전원 인가부로부터 전원 인가 시 상기 케이블의 저항을 측정함으로써 상기 케이블의 고장 유무를 검출하는 케이블 저항 측정부; 및
    상기 진단 회로에 장착되며, 상기 케이블의 온도를 측정함으로써 온도 영향을 고려하여 상기 케이블 저항 측정부에 의해 측정된 저항값을 보정하도록 하는 케이블 온도 측정부;
    를 포함하는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 저항 측정부로부터 측정되는 상기 케이블의 저항값이 커질수록 상기 케이블의 단면적이 감소한다는 원리를 이용하여, 측정된 상기 케이블의 저항값이 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 판단하도록 하는 미리 설정된 기준 수치보다 크게 측정되는 경우 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 결정하는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이블 저항 측정부는 상기 진단 회로에서 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge) 타입으로 마련되며, 일부분이 상기 케이블에 연결됨으로써 상기 케이블의 저항을 측정하는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 온도 측정부는 상기 진단 회로 상에서 상기 케이블 저항 측정부와 병렬식으로 배열되는 휘스톤 브리지 타입으로 마련되며, 저항 센싱을 통해 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 항공기 조종장치용 고장 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    Figure 112013006288024-pat00007
    (여기서, ρ는 비저항, L은 케이블의 길이, A는 케이블의 단면적임)은 식에 의해 상기 저항(R)은 상기 케이블의 비저항(ρ)에 비례하고,
    Figure 112013006288024-pat00008
    (여기서, ρ0은 0℃ 일 때의 저항, α는 저항의 온도계수 그리고 T는 온도임)식에 의해 상기 비저항은 온도에 비례함을 이용하여, 온도 영향이 고려된 상기 케이블의 저항을 구하는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치.
  7. 제1항에 따른 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 장치의 고장 진단 방법에 있어서,
    상기 케이블에 상기 케이블 저항 측정부를 연결하고 상기 전원 인가부로부터 상기 진단 회로로 전원을 인가하는, 전원 인가 단계;
    상기 케이블 저항 측정부를 통해 상기 케이블의 저항을 측정하는, 저항 측정 단계; 및
    상기 케이블 저항 측정부에 의해 측정된 상기 케이블의 저항값과, 상기 케이블의 고장이 발생됨을 판단하도록 하는 미리 설정된 기준 수치를 비교하는, 비교 단계;
    를 포함하며,
    상기 비교 단계에서 측정된 상기 케이블의 저항값이 상기 미리 설정된 기준 수치보다 큰 경우 상기 케이블에 고장이 발생되었음을 판단하며,
    상기 저항 측정 단계 시, 상기 케이블 저항 측정부에 의해 상기 케이블의 온도를 측정한 후 상기 케이블 온도 측정부에 의해 측정된 상기 케이블의 온도를 고려하여 상기 케이블의 저항을 보정하는 항공기 조종장치용 케이블 고장 진단 방법.
  8. 삭제
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