KR20190052414A - Method for manufacturing light aircraft integrated horizontal stabilizer - Google Patents

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Abstract

A manufacturing method for a light aircraft integrated horizontal stabilizer of the present invention includes: a first step of preparing a mold; a second step of using an automatic stacking device, cutting, heating and pressurizing a thermoplastic carbon fiber tape on the mold, and directly manufacturing a preform of the light aircraft horizontal stabilizer having a set shape and thickness on the mold; and a third step of inserting the preform of the light aircraft horizontal stabilizer into a microwave oven and penetrating a microwave to densify a structure of the preform of the light aircraft horizontal stabilizer.

Description

경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT AIRCRAFT INTEGRATED HORIZONTAL STABILIZER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing an integrated horizontal tail wing,

본 발명은 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of manufacturing a horizontal tail wing integrated with a light aircraft.

최근 유럽과 미국을 중심으로, 탄소복합재로 경항공기 일체형 수평꼬리날개를 만드는 방법에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.Recently, researches and developments have been actively conducted on a method of making an integrated horizontal tail wing of a light aircraft as a carbon composite mainly in Europe and the United States.

도 1에 도시된 바와 같이, 수평꼬리날개(100)는 경항공기(1)의 후미에 달려있다.As shown in Figure 1, the horizontal tail wing 100 rests at the rear of the light aircraft 1.

수평꼬리날개(100)는 경항공기의 세로방향에 대해 안정성을 갖게 해주고, 위아래로 움직여 세로방향 자세를 제어한다.The horizontal tail wing 100 provides stability to the longitudinal direction of the light aircraft and moves up and down to control the longitudinal posture.

이러한 수평꼬리날개(100)는 높은 손상저항과 충격 흡수 능력을 요한다.This horizontal tail wing 100 requires high damage resistance and impact absorption capability.

도 2에 도시된 바와 같이, 수평꼬리날개(100)는 상부스킨(101), 하부스킨(102), 전벽(103), 후벽(104), 선단리브(105), 전측리브(106), 후측리브(107), 측면리브(108), 측단리브(109), 커버(110)로 복잡하게 구성된다.2, the horizontal tail blade 100 includes an upper skin 101, a lower skin 102, a front wall 103, a rear wall 104, a front rib 105, a front rib 106, The rib 107, the side ribs 108, the side ribs 109, and the cover 110 as shown in FIG.

이렇게 복잡하게 구성되고, 높은 손상저항과 충격 흡수 능력을 요하는, 수평꼬리날개(100)를, 기존 수적층(Hand Lay-up) 방식으로 제작한다면, 생산성이 현저하게 떨어질 수밖에 없다.If the horizontal tail blade 100, which is complicatedly configured and requires high damage resistance and shock absorbing ability, is manufactured by a conventional hand lay-up method, the productivity is significantly reduced.

일본공개특허(2001-088793)Japanese Laid-open Patent (2001-088793)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 개념의 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new concept of a light aircraft integrated horizontal tail wing manufacturing method capable of solving the above problems.

상기 목적은, The above-

몰드를 준비하는 제1단계; A first step of preparing a mold;

자동적층장비를 사용하여, 상기 몰드위에 열가소성 탄소섬유테이프를 컷팅하고 가열하고 가압하여 적층하는 것을 반복하여, 설정된 형상과 두께를 가진 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 상기 몰드 위에서 직접 제작해 내는 제2단계; 및 A second step of directly manufacturing a light aircraft horizontal tail wing preform having a predetermined shape and thickness by repeatedly cutting the thermoplastic carbon fiber tape on the mold, heating, pressing and laminating using the automatic layering equipment, ; And

상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 마이크로웨이브 오븐에 넣고, 마이크로웨이브를 침투시켜 상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼의 조직을 치밀화시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법에 의해 달성된다. And a third step of inserting the light aircraft horizontal tail wing preform into the microwave oven and penetrating the microwave to densify the structure of the light aircraft horizontal tail wing preform, Lt; / RTI >

본 발명은 수적층 방식이 아닌, 자동적층장비를 사용하여 몰드판 위에서 경항공기 수평꼬리날개를 직접 만들어낸다. 따라서, 복잡한 형상을 가진 수평꼬리날개를 쉽게 만들어 낼 수 있어, 생산성이 현저하게 향상된다.The present invention directly creates a light aircraft horizontal tail wing on a mold plate using automatic layering equipment rather than a water layer method. Therefore, the horizontal tail wing having a complicated shape can be easily produced, and the productivity is remarkably improved.

본 발명은 몰드판 위에 자동적층장비를 사용하여 수평꼬리날개를 직접 만들어내므로, 몰드판을 덮는 상부몰드가 필요없다. 즉, 수평꼬리날개에 대응되는 복잡한 형상을 가진 상부몰드를 만들 필요가 없어, 생산성이 현저하게 향상된다.The present invention does not require an upper mold to cover the mold plate, since the automatic tailing device is used to directly create the horizontal tail wing on the mold plate. That is, there is no need to form an upper mold having a complicated shape corresponding to the horizontal tail wing, and productivity is remarkably improved.

본 발명은 높은 인성을 가진 열가소성 탄소섬유테이프를 사용하여 수평꼬리날개를 만든다. 따라서, 높은 손상 저항과 충격 흡수 능력을 가진 수평꼬리날개를 충분히 만들어낼 수 있다. The present invention uses a thermoplastic carbon fiber tape with high toughness to make a horizontal tail wing. Therefore, it is possible to sufficiently create a horizontal tail wing having high damage resistance and shock absorbing capability.

본 발명은 헤드부의 속도에 따라 레이저 출력을 조절하여, 수평꼬리날개를 신속하게 만들어낼 수 있다. The present invention adjusts the laser output according to the speed of the head part, thereby making it possible to quickly produce a horizontal tail blade.

본 발명은 몰드판 위에 놓인 필름 위에서 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 만들므로, 몰드판에 수지가 묻지 않아 몰드판의 청소가 용이하다. 따라서, 신속하게 또 다른 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 만들어낼 수 있다. 또한, 표면이 매끈한 필름 위에서 경항공기 수평꼬리날개 프리폼이 만들어지므로, 필름과 접촉된 경항공기 수평꼬리날개의 표면 조도가 향상된다. Since the present invention makes a light aircraft horizontal tail wing preform on a film placed on a mold plate, it is easy to clean the mold plate because no resin is applied to the mold plate. Thus, another light aircraft horizontal tail wing preform can be produced quickly. Also, since the light aircraft horizontal tail tail preform is made on a smooth surface film, the surface roughness of the light aircraft horizontal tail wing contacted with the film is improved.

본 발명은 몰드판 위에 열가소성 탄소섬유테이프를 적층하기 전에. 몰드판을 미리 가열하여, 몰드판과 레이저에 의해 가열된 열가소성 탄소섬유테이프의 온도차를 줄인다. 이로 인해, 몰드판과 열가소성 탄소섬유테이프의 온도차로 인해, 수평꼬리날개 제조과정에서 수평꼬리날개가 뒤틀리는 것이 방지된다. The present invention relates to a method for producing a thermoplastic carbon fiber tape, The mold plate is heated in advance to reduce the temperature difference between the mold plate and the thermoplastic carbon fiber tape heated by the laser. This prevents the horizontal tail wing from being twisted during the horizontal tail wing manufacturing process due to the temperature difference between the mold plate and the thermoplastic carbon fiber tape.

본 발명은 마이크로웨이브 직접 가열 방식을 사용하여, 경항공기 수평꼬리날개를 치밀화시킬 수 있다.The present invention can densify the light aircraft horizontal tail wing using a microwave direct heating system.

도 1은 경항공기를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수평꼬리날개의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 몰드의 평면도이다.
도 5는 몰드의 단면도이다.
도 6은 몰드판과 필름 사이 공간에 진공이 작용되고, 몰드판이 열선에 의해 가열되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 자동적층장비를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 자동적층장비를 사용하여, 몰드판 위에 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 직접 만들어내는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 수평꼬리날개 프리폼의 일부를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 수평꼬리날개 프리폼의 조직이, 마이크로 웨이브에 의해 치밀해진 상태를 나타낸 도면이다.1 shows a light aircraft.
2 is an exploded perspective view of the horizontal tail wing shown in Fig.
3 is a flowchart illustrating a method of fabricating a horizontal tail wing integrated with a light aircraft according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view of the mold.
5 is a cross-sectional view of the mold.
6 is a view showing a state in which a vacuum is applied to a space between the mold plate and the film and the mold plate is heated by the heat line.
7 is a view showing an automatic layering equipment.
FIGS. 8 and 9 are views for explaining a process of directly making a light aircraft horizontal tail wing preform on a mold plate using automatic layering equipment.
10 is a view showing a part of a horizontal tail blade preform.
11 is a view showing a state in which the structure of the horizontal tail blade preform shown in FIG. 10 is compacted by microwaves.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법을 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a horizontal tail wing integrated with a light aircraft according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법(1)은, As shown in FIG. 3, a method 1 for manufacturing a light aircraft integrated horizontal tail wing, according to an embodiment of the present invention,

몰드를 준비하는 제1단계(S11); A first step S11 of preparing a mold;

자동적층장비를 사용하여, 상기 몰드위에 열가소성 탄소섬유테이프를 컷팅하고 가열하고 가압하여 적층하는 것을 반복하여, 설정된 형상과 두께를 가진 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 상기 몰드 위에서 직접 제작해 내는 제2단계(S12); A second step of directly manufacturing a light aircraft horizontal tail wing preform having a predetermined shape and thickness by repeatedly cutting the thermoplastic carbon fiber tape on the mold, heating, pressing and laminating using the automatic layering equipment, (S12);

상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 마이크로웨이브 오븐에 넣고, 마이크로웨이브를 침투시켜 상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼의 조직을 치밀화시키는 제3단계(S13)로 구성된다. And a third step (S13) of placing the light aircraft horizontal tail wing preform into the microwave oven and penetrating the microwave to densify the structure of the light aircraft horizontal tail wing preform.

이하, 제1단계(S11)를 설명한다.The first step S11 will be described below.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 몰드(20)는 몰드판(21), 필름(22), 실런트테이프(23), 튜브(24), 열선(25)으로 구성된다. 4 and 5, the mold 20 is composed of a mold plate 21, a film 22, a sealant tape 23, a tube 24, and a heat line 25. As shown in Fig.

몰드판(21)은 세라믹이나 금속 재질로 만들어진다. 몰드판(21) 위에 자동적층장비를 사용하여 수평꼬리날개를 직접 만들어내므로, 몰드판(21)을 덮어 몰드판(21)과 함께, 그 내부에서 수평꼬리날개를 만들어내는 상부몰드가 필요없다. 즉, 상부몰드 없이, 몰드판(21)만 수평꼬리날개 하부 형상을 가지게 만들면 된다. 이는 본 발명만의 특징이 된다.  The mold plate 21 is made of ceramic or metal. Since the horizontal tail wing is directly produced on the mold plate 21 by using the automatic layering equipment, there is no need for an upper mold for covering the mold plate 21 together with the mold plate 21 to produce a horizontal tail wing inside the mold plate 21 . That is, only the mold plate 21 may be formed to have the shape of the horizontal tail blade without the upper mold. This is a characteristic of the present invention only.

필름(22)은 몰드판(21)을 덮는다. 필름(22)은 열가소성 수지가 녹는 온도 350℃ 이상에서 견딜 수 있는, 폴리이미드, 테프론등으로 만들어진다. The film 22 covers the mold plate 21. The film 22 is made of polyimide, Teflon or the like, which can withstand temperatures of 350 DEG C or higher at which the thermoplastic resin melts.

실런트테이프(23)는 몰드판(21)에 필름(22)을 붙인다. 실런트테이프(23)은 필름(22)의 테두리를 따라 위치된다. 실런트테이프(23)로 인해 몰드판(21)과 필름(22) 사이에 공간(S)이 형성된다. The sealant tape 23 adheres the film 22 to the mold plate 21. The sealant tape 23 is positioned along the rim of the film 22. A space S is formed between the mold plate 21 and the film 22 by the sealant tape 23.

튜브(24)의 일단은 실런트테이프(23)를 관통하여 공간(S)내로 삽입된다. 튜브(24)의 타단은 진공펌프(미도시)와 연결된다. One end of the tube (24) is inserted into the space (S) through the sealant tape (23). The other end of the tube 24 is connected to a vacuum pump (not shown).

도 6에 도시된 바와 같이, 튜브(24)를 통해 공간(S)에 진공이 작용하면, 필름(22)이 몰드판(21)에 밀착된다. As shown in Fig. 6, when a vacuum acts on the space S through the tube 24, the film 22 is brought into close contact with the mold plate 21.

열선(25)은 몰드판(21)의 내부에 내장된다. 열선(25)은 전기를 공급받아, 도 6에 도시된 바와 같이 열을 발생시켜, 몰드판(21)을 가열한다. The heat line 25 is embedded inside the mold plate 21. [ The heat line 25 receives electricity, generates heat as shown in Fig. 6, and heats the mold plate 21.

이하, 제2단계(S12)를 설명한다.The second step S12 will be described below.

도 7에 도시된 바와 같이, 자동적층장비(10)는 공급부(11), 로봇부(12), 헤드부(13)로 구성된다. As shown in FIG. 7, the automatic layering machine 10 is composed of a supply unit 11, a robot unit 12, and a head unit 13.

공급부(11)는 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 적재하고 헤드부(13)로 공급한다. 이를 위해, 공급부(11)는 프레임, 커버, 보빈, 모터, 전원, 전선 등으로 구성되며, 이 밖에도 공급부(11)는 공지된 기술을 사용하여 다양한 구성이 가능할 것이다. The supplying section 11 loads the thermoplastic carbon fiber tape T and supplies the thermoplastic carbon fiber tape T to the head section 13. For this purpose, the supply unit 11 is constituted by a frame, a cover, a bobbin, a motor, a power supply, an electric wire, etc. In addition, the supply unit 11 may be configured in various ways using a known technique.

열가소성 탄소섬유테이프(T)는 탄소섬유, 열가소성수지로 구성된다. The thermoplastic carbon fiber tape (T) is composed of carbon fiber and thermoplastic resin.

탄소섬유는 일방향으로 배치된다. 열가소성수지는 탄소섬유 사이로 함침된다. 열가소성수지로 PPS, PEI, PEEK 등이 사용된다. The carbon fibers are arranged in one direction. The thermoplastic resin is impregnated between the carbon fibers. PPS, PEI, PEEK and the like are used as the thermoplastic resin.

열가소성수지는 열경화성 수지에 비해서 높은 인성(toughness)을 가지고 있어, 높은 손상 저항과 충격 흡수 능력을 가진다. 따라서, 수평꼬리날개 제작에 적합하다. 또한, 열가소성수지는 반복적으로 녹일 수 있어 재성형이 가능하고, 높은 사용온도(180℃)를 가진다. 또한, 열가소성수지는 우수한 불연성, 열경화성수지 보다 빠른 공정시간(수분 내), 실온에서 보관할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 인해, 본 발명에서는 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 사용한다. The thermoplastic resin has higher toughness than the thermosetting resin, and has high damage resistance and shock absorption ability. Therefore, it is suitable for horizontal tail wing production. In addition, the thermoplastic resin can be repeatedly melted and can be re-molded, and has a high use temperature (180 DEG C). In addition, thermoplastic resins have the advantage of being able to store at room temperature and within a short processing time (within a few minutes) than nonflammable, thermosetting resins. Due to these advantages, the thermoplastic carbon fiber tape (T) is used in the present invention.

, ,

로봇부(12)는 설정된 형상과 두께를 가진 수평꼬리날개 프리폼(F)을 만들어내기 위해, 헤드부(13)를 몰드판(21) 위 설정된 위치로 이동시킨다. 이를 위해, 로봇부(12)는 프레임, 커버, 모터, 링크, 전원, 전선, 케이블베어 등으로 구성되며, 이 밖에도 로봇부(12)는 공지된 기술을 사용하여 다양한 구성이 가능할 것이다. The robot unit 12 moves the head unit 13 to a position set on the mold plate 21 in order to produce the horizontal tail blade preform F having a predetermined shape and thickness. For this purpose, the robot unit 12 is constituted by a frame, a cover, a motor, a link, a power supply, an electric wire, a cable bear, etc. In addition, the robot unit 12 may have various configurations using a known technique.

헤드부(13)는 몰드판(21) 위에서 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 컷팅하고 가열하고 가압하여 적층하는 것을 반복한다. 그러면, 설정된 형상과 두께를 가진 수평꼬리날개 프리폼(F)이 몰드판(21) 위에 만들어진다. The head portion 13 repeats the cutting of the thermoplastic carbon fiber tape (T) on the mold plate (21), heating and pressing to laminate the thermoplastic carbon fiber tape (T). Then, a horizontal tail blade preform F having a predetermined shape and thickness is formed on the mold plate 21. [

여기서, 설정된 형상과 두께를 가진 수평꼬리날개 프리폼(preform, F)이란, 도 2에 도시된 상부스킨(101), 하부스킨(102), 전벽(103), 후벽(104), 선단리브(105), 전측리브(106), 후측리브(107), 측면리브(108), 측단리브(109), 커버(110) 모두가 일체로 형성된 프리폼이 될 수 있다. 이 경우, 제3단계(S13)에서 프리폼의 조직을 치밀화시키면, 그 자체로 수평꼬리날개(100)가 만들어진다. 물론, 자동적층장비(20)로 수평꼬리날개 프리폼(F)을 더 쉽게 만들 수 있도록, 도 2에 도시된 수평꼬리날개(100)의 구조를 더 단순화시킬 수도 있다. The horizontal tail wing preform F having a predetermined shape and thickness refers to the upper skin 101, the lower skin 102, the front wall 103, the rear wall 104, the front ribs 105 The front ribs 106, the rear ribs 107, the side ribs 108, the side ribs 109, and the cover 110 may be integrally formed. In this case, if the texture of the preform is densified in the third step S13, the horizontal tail blade 100 itself is made. Of course, the structure of the horizontal tail wing 100 shown in FIG. 2 may be further simplified so as to make it easier to make the horizontal tail wing preform F with the automatic flooring equipment 20. [

한편, 설정된 형상과 두께를 가진 수평꼬리날개 프리폼(preform, F)은, 하부스킨(102), 전벽(103), 후벽(104), 선단리브(105), 전측리브(106), 후측리브(107), 측면리브(108), 측단리브(109)가 일체로 형성된 프리폼 1개와, 상부스킨(101)과 커버(110)과 일체로 형성된 프리폼 1개가 될 수 있다. 이 경우, 2개의 프리폼을 서로 조립하고 치밀화시켜 수평꼬리날개(100)를 만들어 낼 수 있다. On the other hand, a horizontal tail blade preform F having a predetermined shape and thickness is formed on the lower skin 102, the front wall 103, the rear wall 104, the front ribs 105, the front ribs 106, The front skin 101 and the cover 110 integrally formed with the front skin 101 and the cover 110, the side ribs 108 and the side ribs 109, and the preform 1 formed integrally with the upper skin 101 and the cover 110. In this case, the two preforms can be assembled together and densified to form the horizontal tail blade 100.

결과적으로, 어떤 종류의 수평꼬리날개 프리폼이든, 본 발명은 자동적층장비(10)로 몰드판(21) 위에서 자유롭게 만들어낼 수 있다. As a result, whatever kind of horizontal tail wing preform the invention can be freely produced on the mold plate 21 with the automatic layering machine 10.

도 8에 도시된 바와 같이, 헤드부(13)는 컷팅부(13a), 레이저부(13b), 가압부(13c)로 구성된다. As shown in Fig. 8, the head portion 13 is composed of a cutting portion 13a, a laser portion 13b, and a pressing portion 13c.

컷팅부(13a)는 필름(22) 위에 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 컷팅하여 올려놓는다. 이를 위해, 컷팅부(13a)는 프레임, 커버, 칼날, 모터, 링크, 전원, 전선 등으로 구성되며, 이 밖에도 컷팅부(13a)는 공지된 기술을 사용하여 다양한 구성이 가능할 것이다. The cut portion 13a cuts the thermoplastic carbon fiber tape T on the film 22 and places the cut. For this, the cutting portion 13a is composed of a frame, a cover, a blade, a motor, a link, a power source, a wire, etc. In addition, the cutting portion 13a may have various configurations using a known technique.

레이저부(13b)는 열가소성 탄소섬유테이프(T)에 레이저(E1)를 조사하여 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 가열한다. 그러면, 열가소성 탄소섬유테이프(T) 내 열가소성 수지가 녹는다. 이를 위해, 레이저부(13b)는 프레임, 커버, 레이저발생장치, 전원, 전선, 케이블베어 등으로 구성되며, 이 밖에도 레이저부(13b)는 공지된 기술을 사용하여 다양한 구성이 가능할 것이다. The laser part 13b irradiates the thermoplastic carbon fiber tape T with a laser E1 to heat the thermoplastic carbon fiber tape T. [ Then, the thermoplastic resin in the thermoplastic carbon fiber tape (T) is melted. For this purpose, the laser part 13b is composed of a frame, a cover, a laser generator, a power source, an electric wire, a cable bear, etc. In addition, the laser part 13b may have various configurations using a known technique.

레이저부(13b)는 로봇부(12)가 헤드부(13)를 움직이는 속도에 따라 레이저 출력을 조절한다. 그 이유는 다음과 같다. The laser part 13b adjusts the laser output according to the speed at which the robot part 12 moves the head part 13. [ The reason for this is as follows.

수평꼬리날개를 신속하게 만들어내기 위해서, 로봇부(12)는 형상이 단순한 수평꼬리날개 프리폼(F) 부분에서는 헤드부(13)의 속도를 높이고, 형상이 복잡한 수평꼬리날개 프리폼(F) 부분(엣지 부분)에서는 헤드부(13)의 속도를 줄인다. In order to quickly produce the horizontal tail wing, the robot part 12 has to increase the speed of the head part 13 in the part of the horizontal tail wing preform F that is simple in shape and the part of the horizontal tail wing preform F Edge portion), the speed of the head portion 13 is reduced.

이 경우, 헤드부(13)의 속도가 빠른 구간에서는 레이저의 출력을 높여야 짧은 시간 내에 열가소성 수지를 녹일 수 있고, 속도가 느린 구간에서는 레이저의 출력을 낮춰야 상대적 긴 시간을 가지고 열가소성 수지를 녹일 수 있다. In this case, it is necessary to increase the output of the laser at a high speed of the head part 13 to melt the thermoplastic resin within a short time, and at the low speed section, the output of the laser must be lowered to melt the thermoplastic resin with a relatively long time .

이를 위해, 본 실시예에서는, 열가소성 수지가 녹을 수 있는 온도 350℃를 만들어내기 위해, 헤드부(13)의 속도(0.2m/sec)가 빠른 구간에서는 레이저의 출력을 4500W로 높이고, 헤드부(13)의 속도(0.1m/sec)가 느린 구간에서는 레이저의 출력은 3500W가 낮춘다. 이렇게, 헤드부(13)의 속도에 따라 레이저의 출력을 조절하는 것은 본 발명만의 특징이 된다. For this purpose, in this embodiment, in order to produce a temperature of 350 ° C at which the thermoplastic resin can be melted, the output of the laser is increased to 4500 W at a speed (0.2 m / sec) 13) speed (0.1m / sec) is slow, the laser output is lowered by 3500W. In this way, adjusting the output of the laser according to the speed of the head 13 is a feature of the present invention only.

가압부(13c)로 가열된 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 가압한다. 그러면, 처음으로 필름(22)위에 제1층(L1)이 만들어진다. 이를 위해, 가압부(13c)는 프레임, 커버, 롤러, 모터, 전원, 전선 등으로 구성되며, 이 밖에도 가압부(13c)는 공지된 기술을 사용하여 다양한 구성이 가능할 것이다. And presses the thermoplastic carbon fiber tape (T) heated by the pressing portion (13c). Then, the first layer (L1) is formed on the film (22) for the first time. To this end, the pressing portion 13c is constituted by a frame, a cover, a roller, a motor, a power source, an electric wire, etc. In addition, the pressing portion 13c may be configured in various ways using a known technique.

도 9에 도시된 바와 같이, 컷팅부(13a)는 제1층(L1) 위에 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 컷팅하여 올려놓는다. 레이저부(13b)는 열가소성 탄소섬유테이프(T)에 레이저(E2)를 조사하여 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 가열한다. 그러면, 열가소성 탄소섬유테이프(T) 내 열가소성 수지가 녹는다. 가압부(13c)로 가열된 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 가압한다. 그러면, 제1층(L1) 위에 제2층(L2)이 만들어진다. As shown in Fig. 9, the cutting portion 13a cuts a thermoplastic carbon fiber tape (T) on the first layer (L1). The laser portion 13b irradiates the thermoplastic carbon fiber tape T with a laser E2 to heat the thermoplastic carbon fiber tape T. [ Then, the thermoplastic resin in the thermoplastic carbon fiber tape (T) is melted. And presses the thermoplastic carbon fiber tape (T) heated by the pressing portion (13c). Then, a second layer L2 is formed on the first layer L1.

이러한 작업을 반복하여, 설정된 형상과 두께를 가진 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F, 도 10참조)을 만들어낸다. These operations are repeated to produce a light aircraft horizontal tail wing preform (F, see Fig. 10) having a set shape and thickness.

한편, 필름(22) 위에서 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F)이 만들어지므로, 몰드판(21)위에 수지(R)가 묻지 않는다. 또한, 표면이 매끈한 필름(22) 위에서 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F)이 만들어지므로, 필름(22)과 접촉된 경항공기 수평꼬리날개의 표면의 조도가 향상된다. On the other hand, since the light aircraft horizontal tail blade preform F is formed on the film 22, the resin R is not adhered to the mold plate 21. Also, since the light aircraft horizontal tail tail preform F is made on the smooth film 22, the surface roughness of the light aircraft horizontal tail wing contacted with the film 22 is improved.

한편, 몰드판(21) 위에 열가소성 탄소섬유테이프(T)를 적층하기 전에, 열선(25)이 몰드판(21)을 미리 가열하므로, 몰드판(21)과 레이저에 의해 가열된 열가소성 탄소섬유테이프(T)의 온도차를 줄일 수 있다. 이렇게 몰드판(21)을 미리 가열하여 몰드판(21)과 열가소성 탄소섬유테이프(T)의 온도차를 최소화시키는 기술은, 필름(22) 위에서 경항공기 수평꼬리날개(100, 도 1참조)가 아무런 구속이 없이 만들어져 쉽게 뒤틀릴 수 있다는 단점을 극복하기 위해, 본 발명에서 매우 중요한 기술인 것이다. On the other hand, before the thermoplastic carbon fiber tape (T) is laminated on the mold plate (21), since the mold plate (21) is heated in advance by the heat ray (25), the mold plate (21) and the thermoplastic carbon fiber tape (T) can be reduced. The technique for heating the mold plate 21 in advance to minimize the temperature difference between the mold plate 21 and the thermoplastic carbon fiber tape T is that the light aircraft horizontal tail wing 100 (see FIG. 1) Is a very important technique in the present invention in order to overcome the disadvantage that it can be easily twisted without being constrained.

이하, 제3단계(S13)를 설명한다.The third step S13 will be described below.

도 10에 도시된 바와 같이, 제2단계(S13)를 거쳐 제작된 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F)은 열가소성 수지 매트릭스(M)와 탄소섬유(Cf)로 구성된다. 열가소성 수지 매트릭스(M)에는 아직까지 미세한 기공(V)들이 존재한다. As shown in FIG. 10, the light aircraft horizontal tail fin preform F manufactured through the second step S13 is composed of the thermoplastic resin matrix M and the carbon fibers Cf. There are still microscopic pores (V) in the thermoplastic resin matrix (M).

이러한 미세한 기공(V)들을 없애기 위해, 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F)을 마이크로웨이브 오븐(미도시)에 넣는다. To eliminate these microscopic pores V, the light aircraft horizontal tail wing preform F is placed in a microwave oven (not shown).

마이크로웨이브는 수백 MHz부터 수 GHz에 이르는 고주파 영역의 주파수로, 전도열(Conductive Heating) 간접 가열 방식이 아닌 고주파에 의한 물질의 쌍극자 회전으로 직접 가열 방식을 취하므로, 열경화성 수지보다 높은 온도(350℃)에서 녹는 수평꼬리날개 프리폼(F)의 열가소성 수지를 빠르게 녹일 수 있다. 또한, 간접 가열 방식 대비 에너지 소모율을 80% 이상 감소시킬 수 있다. Microwave is a frequency of a high frequency range from a few hundred MHz to a few GHz. It is a direct heating method by the dipole rotation of a substance by a high frequency rather than an indirect heating method of a conductive heating. Therefore, The thermoplastic resin of the horizontal tail fin preform (F) can be rapidly melted. In addition, it can reduce the energy consumption rate by more than 80% compared with the indirect heating system.

마이크로웨이브로 열가소성 수지를 녹여 기공(V)들을 메꾼다. The microwaves dissolve the thermoplastic resin to migrate the pores (V).

그러면, 도 11에 도시된 바와 같이, 경항공기 수평꼬리날개 프리폼(F)의 조직이 기공(V) 없이 치밀해진다. Then, as shown in Fig. 11, the structure of the light aircraft horizontal tail blade preform F becomes dense without the pores V. As shown in Fig.

제1단계(S11) 내지 제3단계(S13)를 거쳐, 경항공기 수평꼬리날개(100)가 만들어진다. 물론, 경항공기 수평꼬리날개(100)를, 부분적으로 만들어진 경항공기 수평꼬리날개 프리폼들을 서로 조립하고 치밀화시켜 만들어 낼 수도 있다. 본 발명은 이렇게 부분적으로 프리폼을 만들고, 조립하여 경항공기 수평꼬리 날개를 만드는 방법까지 확장될 수 있는 발명이다. Through the first step S11 to the third step S13, the light aircraft horizontal tail wing 100 is made. Of course, the light aircraft horizontal tail wing 100 may be made by assembling and densifying the partially constructed light aircraft horizontal tail wing preforms together. The present invention is an invention that can be extended to a method of making a horizontal tail blade of a light aircraft by partially making and assembling a preform.

또한, 본 발명은 몰드 기술, 자동적층기술, 마이크로웨이브 경화 기술이 유기적으로 결합되어, 경항공기 일체형 수평꼬리날개를 만들어내는 발명이므로, 각각의 기술이 비록 공지되어 있다 하더라도, 이를 단순 조합하여 만들어내기 어려운 발명이다. In addition, since the present invention is an invention in which a mold technique, an automatic layering technique, and a microwave curing technique are organically combined to produce a light aircraft integrated horizontal tail wing, even if each technique is known, It is a difficult invention.

1: 경항공기 100: 경항공기 일체형 수평꼬리날개
10: 자동적층장비 20: 몰드
21: 몰드판 22: 필름
23: 실런트테이프 24: 튜브
25: 열선
T: 열가소성 탄소섬유테이프
F: 경항공기 수평꼬리날개 프리폼1: Light aircraft 100: Light aircraft integrated horizontal tail wing
10: Automatic layering equipment 20: Mold
21: mold plate 22: film
23: sealant tape 24: tube
25: Heat line
T: Thermoplastic Carbon Fiber Tape
F: Light aircraft horizontal tail wing preform

Claims (7)

몰드를 준비하는 제1단계;
자동적층장비를 사용하여, 상기 몰드위에 열가소성 탄소섬유테이프를 컷팅하고 가열하고 가압하여 적층하는 것을 반복하여, 설정된 형상과 두께를 가진 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 상기 몰드 위에서 직접 제작해 내는 제2단계; 및
상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼을 마이크로웨이브 오븐에 넣고, 마이크로웨이브를 침투시켜 상기 경항공기 수평꼬리날개 프리폼의 조직을 치밀화시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.A first step of preparing a mold;
A second step of directly manufacturing a light aircraft horizontal tail wing preform having a predetermined shape and thickness by repeatedly cutting the thermoplastic carbon fiber tape on the mold, heating, pressing and laminating using the automatic layering equipment, ; And
And a third step of inserting the light aircraft horizontal tail wing preform into the microwave oven and penetrating the microwave to densify the structure of the light aircraft horizontal tail wing preform, . 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서,
상기 몰드는,
몰드판;
상기 몰드판을 덮는 필름;
상기 몰드판에 상기 필름을 붙이는 실런트테이프;
상기 실런트테이프를 관통하여, 상기 몰드판과 상기 필름 사이에 형성된 공간에 일단이 삽입되고, 타단이 진공펌프와 연결된 튜브; 및
상기 몰드판에 내장된 열선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.2. The method according to claim 1, wherein, in the first step,
The mold comprises:
Mold plate;
A film covering the mold plate;
A sealant tape for attaching the film to the mold plate;
A tube penetrating the sealant tape and having one end inserted into a space formed between the mold plate and the film and the other end connected to a vacuum pump; And
And a hot wire built in the mold plate. 제2항에 있어서, 상기 열선은,
상기 몰드판과 상기 레이저를 조사받아 가열된 열가소성 탄소섬유테이프의 온도차를 줄이기 위해, 상기 몰드판 위에 상기 열가소성 탄소섬유테이프를 적층하기 전에, 상기 몰드판을 미리 가열시키는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.3. The method according to claim 2,
Characterized in that the mold plate is heated in advance before the thermoplastic carbon fiber tape is laminated on the mold plate so as to reduce a temperature difference between the mold plate and the heated thermoplastic carbon fiber tape irradiated with the laser, How to make tail wing. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서,
상기 자동적층장비는,
열가소성 탄소섬유테이프를 적재하고 공급하는 공급부;
상기 몰드판 위에 상기 열가소성 탄소섬유테이프를 컷팅하여 올려놓고 가열하고 가압하여 적층하는 것을 반복하여, 설정된 형상과 두께를 가진 수평꼬리날개 프리폼을 만들어내는 헤드부;
상기 헤드부를 상기 몰드판 위 설정된 위치로 이동시키는 로봇부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.2. The method according to claim 1, wherein, in the second step,
The automatic layering equipment comprises:
A supply part for loading and supplying the thermoplastic carbon fiber tape;
A head part which cuts the thermoplastic carbon fiber tape on the mold plate, places the thermoplastic carbon fiber tape on the mold plate, heats and pressurizes the laminate to produce a horizontal tail preform having a predetermined shape and thickness;
And a robot part for moving the head part to a position set on the mold plate. 제4항에 있어서, 상기 헤드부는,
상기 필름 위에 상기 열가소성 탄소섬유테이프를 컷팅하여 올려놓는 컷팅부;
상기 컷팅된 열가소성 탄소섬유테이프에 레이저를 조사하여 가열하는 레이저부; 및
상기 레이저가 조사되어 가열된 열가소성 탄소섬유테이프를 가압하는 가압부;로 구성된 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.5. The apparatus according to claim 4,
A cutter for cutting and placing the thermoplastic carbon fiber tape on the film;
A laser unit for irradiating the heated thermoplastic carbon fiber tape with a laser to heat the thermoplastic carbon fiber tape; And
And a pressing portion for pressing the heated thermoplastic carbon fiber tape with the laser irradiated thereon. 제5항에 있어서, 상기 레이저부는,
상기 헤드부의 속도에 따라 레이저의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.6. The apparatus according to claim 5,
And adjusting the output of the laser according to the speed of the head unit. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서,
상기 마이크로웨이브에 의해서, 상기 수평꼬리날개 프리폼에 포함된 열가소성 수지가 다시 녹아, 상기 열가소성 수지 매트릭스의 미세한 기공을 메꾸는 것을 특징으로 하는 경항공기 일체형 수평꼬리날개 제작방법.
2. The method according to claim 1, wherein in the third step,
Wherein the thermoplastic resin contained in the horizontal tail-wing preform is melted again by microwaves to fill fine pores of the thermoplastic resin matrix.
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