KR20150111003A

KR20150111003A - 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법

Info

Publication number: KR20150111003A
Application number: KR1020140034115A
Authority: KR
Inventors: 김한기
Original assignee: 동화에이.시.엠. 주식회사
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-05
Also published as: KR101573750B1

Abstract

본 발명은 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법에 관한 것으로, 일정높이에서 회전가능한 관형상의 몰드본체의 외주면에 복합재를 적층하여 항공기 동체부재를 형성하는 단계; 스트링거몰드에 복합재를 적층하여 스트링거를 형성하는 단계; 상기 스트링거몰드 상에 형성된 스트링거 상부에 상기 동체부재를 상기 몰드본체로부터 이형하여 상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계; 상기 스트링거 상부에 동체부재가 밀착된 상기 스트링거몰드를 오토클레이브 내로 이동시켜 고온, 고압 하에 상기 동체부재와 스트링거를 경화하여 일체화하는 단계;가 포함된 것을 특징으로 하여 항공기 동체와 스트링거를 복합재로 적층된 후 바로 접착하고 경화하여 간결한 공정으로 일체화할 수 있는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법을 제공하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법{How to make the aircraft's fuselage stringer are integrated}

본 발명은 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법에 관한 것으로, 항공기의 외형인 동체에 보강재인 스트링거를 연질하에서 접합하여 경화할 수 있는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법에 관한 기술이다.

항공기의 동체는 비행을 하기 위한 특성상 강도가 좋아야 하며, 또한 경량의 조건을 요구하고 있어 항공기 동체는 복합재의 재질로 형성되게 된다.

그리고, 스트링거(stringers)는 강도나 견고함을 증가시키고 교정된 외부 형태를 유지하기 위해 항공기의 동체(표면)의 바깥쪽에 붙어있는 가벼운 보조멤버이다.

일례로, 대한민국 등록특허 10-0575142 '스트링거 제작을 위한 형상유지공구의 제작방법 및 그 형상유지공구를 이용한 스킨-스트링거 일체형 패널 제작방법'에는 스트링거몰드와 스트링거 제작 방법이 개시되어 있다.

종래에는, 항공기 동체와 스트링거를 따로 제작하고 경화된 상태에서 접합하는 방법을 사용해왔다.

그러나, 종래의 기술을 활용하여 항공기 동체와 스트링거의 강도,경도가 접합면의 강도와 경도가 불일치 하는 문제점과, 항공기의 동체와 스트링거는 대형이므로 상호 접합하기 어려운 문제점이 있어왔다.

KR

10-0575142

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동체와 스트링거를 복합재로 적층하여 모양을 형성된 반경화 상태에서 접합할 수 있도록 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일정높이에서 회전가능한 관형상의 몰드본체의 외주면에 복합재를 적층하여 항공기 동체부재를 형성하는 단계; 스트링거몰드에 복합재를 적층하여 스트링거를 형성하는 단계; 상기 스트링거몰드 상에 형성된 스트링거 상부에 상기 동체부재를 상기 몰드본체로부터 이형하여 상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계; 상기 스트링거 상부에 동체부재가 밀착된 상기 스트링거몰드를 오토클레이브 내로 이동시켜 고온, 고압 하에 상기 동체부재와 스트링거를 경화하여 일체화하는 단계;가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 동체부재를 형성하는 단계에는, 상기 몰드본체 외주면에 이형필름을 진공펌프에 의해 진공화하여 부착하고, 상기 이형필름에 복합재가 적층되는 것을 특징으로 한다.

상기 이형필름은, 상기 몰드본체 외주면에 필플라이(peel ply), 파팅필름(parting film) 베리어플라이(barrier ply) 순으로 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계는, 상기 몰드본체 직하방에 상기 스트링거몰드를 이동시키고, 상기 몰드본체를 회전하여 상기 동체부재를 하방향으로 위치한 후, 상기 동체부재를 상기 몰드본체로부터 이형하여 상기 스트링거몰드상에 형성된 상기 스트링거와 밀착하는 것을 특징으로 한다.

상기 복합재는, ATL(Automaitc Tape Layer) 또는 AFP(Automatic Fiber Placemet)인 것을 특징으로 한다.

상기 스트링거는, 찬넬(channel section)인 것을 특징으로 한다.

상기 스트링거몰드는, 상면이 상기 몰드본체에 대응되도록 양측에서 중앙부측으로 하향 곡률지게 형성되며, 길이방향을 따라 스트링거성형홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계에서는, 상기 스트링거몰드 상에 형성된 스트링거 상부 내측으로 블레이더(blader)를 삽입하고 상기 동체부재를 이형하여 밀착하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

먼저, 몰드본체와 스트링거몰드에 의해 대형으로 제작되는 동체부재와 스트링거를 복합재 적층에 의해 쉽게 형성할 수 있으며, 특히 몰드본체 하부로 스트링거몰드로 이동하여 간단히 몰드본체를 회전시켜 동체부재를 스트링거를 쉽게 밀착할 수 있다.

그리고, 동체부재와 스트링거는 복합재의 적층되어 모양이 형성되고 밀착된 상태에서 경화되어 균일하게 접합된 제품 품질을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 순서도에 따른 동체부재 제작 예시도이다.
도 3은 도 1의 순서도에 따른 스트링거 제작 예시도이다.
도 4는 도 1의 동체부재와 스트링거를 밀착하는 제작 예시도이다.
도 5는 도 1의 동체부재와 스트링거가 밀착된 예시도이다.
도 6은 스트링거와 동체부재가 일체화된 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법의 순서도이다.

도 1에 따르면, 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법은 동체부재를 형성하는 단계(S1)와 스트링거를 형성하는 단계(S2)는 개별적 공정으로 상호 각 공정에 의하여 동체부재와 스트링거를 각각 형성하며, 이 후 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계(S3)와 동체부재와 스트링거를 경화하여 일체화하는 단계(S4)를 거쳐 제작되게 된다.

도 2는 도 1의 순서도에 따른 동체부재 제작 예시도이고, 도 3은 도 1의 순서도에 따른 스트링거 제작 예시도이며, 도 4는 도 1의 동체부재와 스트링거를 밀착하는 제작 예시도이며, 도 5는 도 1의 동체부재와 스트링거가 밀착된 예시도이며, 도 6은 스트링거와 동체부재가 일체화된 예시도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 상기 동체부재를 형성하는 단계(S1)는 일정높이에서 회전가능한 관형상의 몰드본체(100)의 외주면에 복합재를 적층하여 항공기 동체부재(P)를 형성하게 된다.

여기서, 동체부재(P)는 항공기 동체에 맞게 곡선판형으로 제작하였다. 물론 동체부재를 한번에 관형으로 형성하여 항공기 동체 외형에 맞게 제작 실시할 수도 있다.

여기서, 복합재를 적층하는 방법은 각층마다 각도를 달리하여 적층하는 것이 상호 접착성면에서 바람직할 것이다. 예를들어 바닥층에서 42°,90°,-45°0°순으로 반복 적층되게 한다.

상기 동체부재를 형성하는 단계(S1)에서는 상기 몰드본체(100) 외주면에 이형필름(200)을 진공펌프에 의해 진공화된 상태에서 부착하고, 상기 이형필름에 복합재가 적층하도록 한다.

그리고, 상기 이형필름(200)은 상기 몰드본체 외주면에 필플라이(peel ply), 파팅필름(parting film), 베리어플라이(barrier ply) 순으로 부착되어 실시할 수 있다.

여기서, 필플라이(peel ply)는 상기 동체부재(P)를 상기 몰드본체에서 쉽게 이형하기 위하여 에어 패스 라인을 형성하는 것이고, 파팅필름(parting film)은 동체부재에서 적층된 복합재를 분리하기 위한 이형 역할을 하는 것이며, 그리고, 베리어플라이(barrier ply)는 제품외부 표면상태를 좋게 하고, 연결부의 접착력을 강화할 수 있는 것이다.

여기서, 복합재는 ATL(Automaitc Tape Layer) 또는 AFP(Automatic Fiber Placemet)로 사용할 수 있으며, 실시예에서는 AFP로 실시하였다.

그리고, 스트링거를 형성하는 단계(S2)는 스트링거몰드에 복합재를 적층하여 스트링거를 형성하게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 스트링거를 성형하기 위한 스트링거몰드(300)는 상면이 상기 몰드본체에 대응되도록 양측에서 중앙부측으로 하향 곡률지게 형성되며, 길이방향을 따라 스트링거성형홈(320)이 형성되어 있으며, 상기 스트링거성형홈은 상기 몰드본체 결합시 기준으로 일정각도에 맞게 배치되도록 복수 개로 형성된다.

여기서, 상기 스트링거(S)는 복합재가 상기 스트링거성형홈측에 적층되어 양측날개가 있고 중앙부에 요철이 있는 찬넬(channel section)로 형성되어 양측날개가 상기 동체부재의 외주면에 접합되는 부분이다.

여기서, 동체부재를 형성하는 복합재의 적층수는 상기 스트링거 적층수 보다 많도록 하여 동체부재의 강도를 더 높게 하는 것이 바람직하다. 예를들어 동체부재는 14층으로 적층하고, 스트링거는 10층으로 적층되도록 한다.

그리고, 상기 스트링거(S) 형성시도 상기 동체부재 형성과 마찬가지로 이형필름을 사용하는데, 앞서 설명한 것과 동일하므로 생략하기로 한다.

상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계(S3)는 도 4를 참조하면, 상기 스트링거몰드(300) 상에 형성된 스트링거(S) 상부에 상기 동체부재(P)를 상기 몰드본체(100)로부터 이형하여 상기 동체부재(P)를 자유 낙하시켜 스트링거(S)에 밀착할 수 있게 된다.

먼저, 상기 몰드본체(100) 직하방에 상기 스트링거몰드(300)를 이동시키고, 상기 몰드본체(100)를 회전하여 상기 동체부재(P)를 하방향으로 위치한 후, 상기 동체부재(P)를 상기 몰드본체(100)로부터 이형하여 상기 스트링거몰드(300)상에 형성된 상기 스트링거(S)와 밀착하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스트링거몰드(300) 상에 형성된 스트링거(S) 상부 내측으로 블레이더(blader, 도 5 참조, 도번 400)를 삽입하고 상기 스트링거(S)의 변형없도록 하여 상기 동체부재(P)를 이형하여 밀착하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 블레이더는 길이방향으로 테이퍼 지도록 하여 이후 나중에 탈거를 쉽게하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 동체부재(P)를 상기 몰드본체(100)로부터 이형하기 위해 진공펌프의 압력을 해제하여 상기 동체부재(P)를 자유낙하되게 함으로써 상기 스트링거몰드(300)상에 자유 낙하할 수 있다.

이렇게 스트링거몰드(300) 상에 동체부재(P)를 낙하하여 스트링거(S)에 밀착되게 되는데, 동체부재(P)의 위치에 정확하게 스트링거(S)가 일정간격으로 밀착된 상태로 유지할 수 있는 이점이 있다.

물론, 다음 단계에서 경화하여 일체화할 때도 상기 스트링거몰드(300)가 유용하게 이용된다.

상기 동체부재와 스트링거를 경화하여 일체화하는 단계(S4)는 상기 스트링거(S) 상부에 동체부재(P)가 밀착된 상기 스트링거몰드를 오토클레이브(autoclave) 내로 이동시켜 고온, 고압 하에 상기 동체부재(P)와 스트링거(S)를 경화하여 일체화하여 완료되는 단계이다.

이때, 오토클레이브는 초기 온도가 약 25℃로 시작하여 최고 180℃까지 가열되어 일정시간 경과 후 마지막 25℃로 냉각되게 하여 동체부재(P)와 스트링거(S)를 경화 및 일체화할 수 있다.

그리고, 경화된 후 상기 일체화된 동체부재(P)와 스트링거(S)로 부터 상기 스트링거몰드(300)를 탈형하게 되어 도 6에서 스트링거가 일체화된 항공기 동체를 생산할 수 있다.

따라서, 본 발명은 복합재 적층에 의해 형성된 동체부재와 스트링거를 연질의 상태에서 밀착하고, 오토클레이브에 의해 열경화로 일체화함으로써 간단하게 스트링거가 일체화된 항공기 동체를 생산할 수 있다.

동체부재에 스트링거를 따로 접합하지 않아도 되는 이점이 있고, 접합에 따른 손실(용접에 의한 열응력)을 방지할 수 있으며, 접합면이 고르게 되는 이점도 있다.

이상과 같이 본 발명은 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 몰드본체 200: 이형필름
300: 스트링거몰드 400: 블레이더
P: 동체부재 S: 스트링거

Claims

일정높이에서 회전가능한 관형상의 몰드본체의 외주면에 복합재를 적층하여 항공기 동체부재를 형성하는 단계;
스트링거몰드에 복합재를 적층하여 스트링거를 형성하는 단계;
상기 스트링거몰드 상에 형성된 스트링거 상부에 상기 동체부재를 상기 몰드본체로부터 이형하여 상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계;
상기 스트링거 상부에 동체부재가 밀착된 상기 스트링거몰드를 오토클레이브 내로 이동시켜 고온, 고압 하에 상기 동체부재와 스트링거를 경화하여 일체화하는 단계;가 포함된 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 동체부재를 형성하는 단계에는,
상기 몰드본체 외주면에 이형필름을 진공펌프에 의해 진공화하여 부착하고, 상기 이형필름에 복합재가 적층되는 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제2항에 있어서,
상기 이형필름은,
상기 몰드본체 외주면에 필플라이(peel ply), 파팅필름(parting film) 베리어플라이(barrier ply) 순으로 부착되는 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계는,
상기 몰드본체 직하방에 상기 스트링거몰드를 이동시키고, 상기 몰드본체를 회전하여 상기 동체부재를 하방향으로 위치한 후, 상기 동체부재를 상기 몰드본체로부터 이형하여 상기 스트링거몰드상에 형성된 상기 스트링거와 밀착하는 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 복합재는,
ATL(Automaitc Tape Layer) 또는 AFP(Automatic Fiber Placemet)인 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 스트링거는,
찬넬(channel section)인 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 스트링거몰드는,
상면이 상기 몰드본체에 대응되도록 양측에서 중앙부측으로 하향 곡률지게 형성되며, 길이방향을 따라 스트링거성형홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 동체부재와 스트링거를 밀착하는 단계에서는,
상기 스트링거몰드 상에 형성된 스트링거 상부 내측으로 블레이더(blader)를 삽입하고 상기 동체부재를 이형하여 밀착하는 것을 특징으로 하는 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법.