KR20130055459A - 비행기 날개 프로파일 몰드 및 그 제조공법 - Google Patents

Abstract

비행기 날개 제작용 몰드를 금속몰드나 목형방식이 아닌 리브와 구조 보강재를 스테인레스 판재를 이용하여 날개 형상으로 가공한 후 구조보강재와 리브를 순서대로 용접한 후 리브와 리브사이에 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼을 삽입 접착하여 몰드 스킨을 FRP로 적층 성형하여 가공비와 재료비를 줄여 경제적이며 몰드 제작시 불량율이 적도록 한 것이다.

Description

비행기 날개 프로파일 몰드 및 그 제조공법{Mold manufacture method}

본 발명은 무인항공기용 비행기 날개의 프로파일 몰드 및 제조공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속몰드나 목형방식이 아닌 리브와 구조 보강재를 스테인레스 판재를 이용하여 날개 형상으로 가공한 후 몰드 구조보강재와 리브를 순서대로 용접한 후 리브와 리브사이에 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼을 삽입 접착하여 몰드 스킨을 FRP로 적층 성형하여 가공비와 재료비를 줄여 경제적이며 몰드 제작시 불량율이 적도록 한 것이다.

일반적으로 무인항공기용 비행기 날개는 강도를 높히고, 무게를 가볍게 하기 위하여 통상 FRP(Fiber Reinforced Plastics 이하 FRP라고함)를 적층 성형하여 좌우 대형되는 날개를 제작한 후 서로 맞붙혀 속이빈 중공상으로 제작하고 있다.

통상 비행기 날개의 제작방법은 금속재질이나 목형등으로 비행기 날개에 맞게 몰드를 가공한 후 이 몰드에 FRP를 적층하여 비행기 날개의 반쪽씩 제작한 후 반쪽식 제작된 날개를 서로 맞붙히면서 하나의 날개로 제작하는 것이다.

금속재질이나 목형등으로 몰드를 제작하는 경우 제작후에는 FRP의 적층 성형으로 작업은 편하나 몰드를 제작하기 위하여 비행기 날개에 따른 표면을 기계가공 또는 수가공이 수반된다.

따라서 금속재질이나 목형으로 가공할 경우 시간이 많이 소요되고 가공비와 재료비가 증대되는 문제점이 있는 것이다.

또한 상기한 금속 또는 목형등으로 제작된 몰드는 하나의 날개에만 대응되도록 형성되어 있어 주익 내부에 구조물이 추가 또는 변경되는 경우 효과적으로 대응할 수 없음은 물론인 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 비행기 날개를 성형하기 위한 몰드를 날개 형상으로 가공된 리브와 보강재를 알루미늄 프로파일에 순서대로 조립하여 리브와 리브 사이에 스치로폼을 삽입하여 날개면을 형성하기 위한 몰드스킨을 FRP를 적층 성형하여 경화된 몰드를 제공하는 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 날개 형상의 리브와 구조 보강재를 스테인레스 판재를 이용하여 가공하는 단계와, 몰드 구조보강재와 리브를 알루미늄 프로파일에 순서대로 조립하여 태크 용접(Tack weld)하는 단계와, 리브와 리브 사이에 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼을 삽입 접착하는 단계와, 날개면을 형성하기 위한 몰드 시킨을 FRP로 적층 성형하는 단계와, 경화된 몰드 스킨의 면을 정밀하게 면 가공하는 단계로 이루어짐이 특징이다.

이때 리브와 보강재등의 제작은 레이져컷팅으로 정확하게 작업이 되어 몰드 제작시 불량율이 적어지며, 또한 주익 내부에 구조물(스파 또는 리브)을 셋팅하기 위한 지그 설치를 용이하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 프로파일 몰드 제조공법은 날개 형상에 맞게 레이져 가공된 리브와 구조 보강재를 알루미늄 프로파일에 순서대로 조립하고 리브와 리브 사이에 날개 형상에 따른 스치로폼을 삽입하여 몰드를 제공하므로 레이져 가공에 따른 정확한 작업과 몰드 제작시 불량율이 현저하게 적어지게된다.

또한 구조물을 셋팅하기 위한 지그설치가 용이하고, 리브와 스치로폼의 제작이 손쉬워 날개의 코드길이가 일정한 경우나 코드길이가 일정한 테이퍼비를 갖는 경우 또 일정한 날개의 시위선의 꼬임각이 있을 경우 다향한 날개의 형상에 대응할 수있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 제조방법의 흐름도.
도 2는 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 날개를 제작하는 상태의 개략도.
도 3은 도2의 결합된 상태의 사시도.
도 4는 날개의 코드길이가 일정한 날개를 제작하는 상태의 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 우선 각도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또한 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제조방법의 흐름도.

도 2는 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 날개를 제작하는 상태의 개략도.

도 3은 도2의 결합된 상태의 사시도.

도 4는 날개의 코드길이가 일정한 날개를 제작하는 상태의 개략도로서,

본 발명의 비행기날개 프로파일 몰드 및 그 제조공법은 비행기 날개 형상에 맞게 레이져 컷팅 가공되는 복수개의 리브(2)와 구조보강재(4) 및 상기한 리브와 구조보강재를 알루미늄 프로파일(6)에 순서대로 조립하여 태크 용접하여 구성하고, 리브와 리브 사이에 스치로폼(8)을 삽입 접착하여 날개면을 형성하기 위한 몰드스킨(10)을 FRP로 적층 성형하고, 경화된 몰드스킨(10)의 면을 정밀하게 가공하여 이루어진다.

상기한 리브는 스테린레스스틸(STS)로 비행기 날개 표면에 따른 날개의 표면형상에 맞게 레이져 가공되어 구성되며 알루미늄 프로파일(6)에 순서적으로 개제하여 구성한다.

상기한 알루미늄 프로파일은 상하 한조로 좌우 대칭되게 구성되며 상하의 프로파일의 사이에 리브가 끼워져 리브의 휨이나 비틀림을 방지하기 위하여 리브의 양단이나 프로파일과 예비적으로 가접인 태크 용접을 한다.

이때 프로파일의 전후 도면상 전후로는 몰드 구조보강재(4)가 구성되며 이 몰드 구조보강재와 리브에는 지그 셋팅용 판재(12)가 구성되어 이 역시 태크 용접에 의하여 리브와 구조보강재 를 고정하도록 한다.

상기한 알루미늄 프로파일에는 상하의 프로파일을 고정하기 위한 프로파일 고정용 브라켓(14)이 형성된다.

이 브라켓은 나사로 프로파일에 고정되어지며 날개의 길이에 따라 적당한 갯수를 선정하여 고정하며 좌우 동일하게 고정된다.

알루미늄 프로파일의 사이에 순서적으로 고정된 리브와 리브사이에는 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼(8)이 삽입되어 리브에 접착제를 이용하여 고정된다.

리브와 스치로폼이 고정된 상태에서 날개면을 형성하기 위한 몰드스킨(10)을 FRP를 이용하여 적층 성형하고 FRP의 경화후 표면을 정밀하게 면 가공하여 완성된 몰드를 얻는 것이다.

한편 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 경우와 날개의 코드길이가 일정한 경우 몰드의 제작이 약간 달라지며 날개의 코드길이가 일정한 경우 지그셋팅용 판재를 제거하고 작업하고, 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 경우에만 지그 셋팅용 판재를 구성한 후 이 판재(12)에 주익스파(16)를 구성하여 작업하고 리브의 형상 또한 테이퍼 형상에 맞게 일정한 비율로 점차적으로 줄어들게 형성하면 되는 것이다.

따라서 제작이 완료된 몰드에 몰드스킨(10)을 FRP로 적층 성형하고 경화된 몰드스킨의 면을 정밀하게 가공하면 되는 것이다.

이하에서는 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 비행기날개 프로파일 몰드 제조공법은 날개 형상의 리브와 구조 보강재를 스테인레스 판재를 이용하여 가공하는 제1단계,

리브와 구조보강재를 스테인렌스스틸(STS) 판재를 날개의 외면 형상에 맞게 레이져 컷팅하여 가공한다.

제 1단계에서는 날개의 형상을 제작하기 위한 기초단계이며 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 경우에는 리브와 구조 보강재를 날개의 형상에 맞추어 폭이 순차적으로 작아지게 가공하며, 날개의 코드길이가 일정한 경우 동일한 폭으로 날개의 외형 형상에 맞게 가공한다.

구조보강재와 리브를 알루미늄 프로파일에 순서대로 조립하여 태크 용접(Tack weld)하는 제 2단계,

날개의 형상에 맞추어 가공된 리브와 구조보강재는 상하로 적층되는 프로파일에 순서적으로 놓아준 후 태크 용접을 하여 임시로 고정한다.

이때 태크 용접은 휨이나 비틀림을 방지하기 위하여 리브의 양단이나 프로파일과 예비적으로 가접인 상태인 것이다.

프로파일에 리브와 구조보강재의 개재시에도 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 경우에는 도면상 전후로 구조보강재와 리브가 직각인 상태로 형성되게끔 지그 셋팅용 판재를 고정하고 이 지그 셋팅용 판재에 주익스파를 고정하여 가공한다.

날개의 코드길이가 일정한 경우 동일한 폭으로 날개의 외형 형상에 맞게 가공된 리브를 고정하면 된다.

리브와 구조보강재의 고정 후 알루미늄 프로파일의 외면에는 프로파일 고정용 보강재를 고정하며 상하의 프로파일을 견고하게 고정한다.

리브와 리브 사이에 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼을 삽입 접착하는 제 3단계,

스치로폼은 날개의 형상에 따라 표면이 가공되며 리브와 리브사이에 삽입하여 접착제로 고정한다.

날개면을 형성하기 위한 몰드 스킨을 FRP로 적층 성형하는 제 4단계,

FRP를 이용하여 적층 성형하여 날개면을 얻는다. 이때 두께는 1.0mm~1.5mm정도 적층하여 몰드 스킨을 얻는다.

경화된 몰드 스킨의 면을 정밀하게 면 가공하여 완성된 몰드를 얻는 제 5단계.

상기한 실시예에 의한 본 발명은 주익 내부에 구조물(스파 또는 리브)을 셋팅하기 위한 지그설치를 용이하게 할 수 있으며, 날개의 코드길이가 일정한 경우 코드 길이가 일정한 테이퍼비를 갖는 경우 또 일정한 washout(날개의 시위선의 꼬임각)이 있을 경우 모두 적용 가능한 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 비행기 날개 프로파일 몰드 및 제조공법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

2: 리브 4: 구조보강재
6: 프로파일 8: 스치로폼

Claims (5)

1. 비행기 날개 형상에 맞게 레이져 컷팅 가공되는 복수개의 리브(2)와 구조보강재(4) 및 상기한 리브와 구조보강재를 알루미늄 프로파일(6)에 순서대로 조립하여 태크 용접하여 구성하고, 리브와 리브 사이에 스치로폼(8)을 삽입 접착하여 날개면을 형성하기 위한 몰드 스킨(10)을 FRP로 적층 성형하고, 경화된 몰드스킨(10)의 면을 정밀하게 가공하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행기 날개 프로파일 몰드.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 알루미늄 프로파일은 상하 한조로 좌우 대칭되게 구성되어 프로파일 고정용 브라켓(14)으로 상하 견고하게 고정되며 상하의 프로파일의 사이에 리브가 끼워져 태크 용접으로 고정되고, 프로파일의 전후로는 몰드 구조보강재(4)가 구성되며 이 몰드 구조보강재와 리브에는 지그 셋팅용 판재(12)가 구성되어진 것을 특징으로 하는 비행기 날개 프로파일 몰드.
3. 제 2항에 있어서, 상기 판재(12)에 주익스파(16)를 결합한 것을 특징으로 하는 비행기 날개 프로파일 몰드.
4. 날개 형상의 리브와 구조 보강재를 스테인레스 판재를 이용하여 가공하는 제1단계, 몰드 구조보강재와 리브를 알루미늄 프로파일에 순서대로 조립하여 태크 용접(Tack weld)하는 제2단계, 리브와 리브 사이에 리브 형상에 맞게 가공된 스치로폼을 삽입 접착하는 제3단계, 날개면을 형성하기 위한 몰드 시킨을 FRP로 적층 성형하는 제4단계, 경화된 몰드 스킨의 면을 정밀하게 면 가공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 비행기 날개 프로파일 몰드 제조공법.
5. 제 4항에 있어서, 프로파일에 리브와 구조보강재의 개재시 날개의 코드길이가 일정한 테이퍼 비율이 있는 경우 구조보강재와 리브가 직각인 상태로 형성되게끔 지그 셋팅용 판재를 고정하고 이 지그 셋팅용 판재에 주익스파를 고정한 것을 특징으로 하는 비행기 날개 프로파일 몰드 제조공법
   

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