항공정비기능사 - 접합용 금속 요소

2012 포스팅 자료실 2012.11.26 19:46

항공기 기체수리 요약정리

 

 

 

1 . 구조

 

1. 기체의 구조

 

가. 기체의 구성 요소

 - 동체, 날개, 꼬리날개, 착륙자치, 엔진장착마운트, 나셀

나. 기체에 작용하는 힘의 크기

 - 인장응력, 압축응력, 전단응력, 비틀림응력, 굽힘응력 -> 항공기에 작용하는 5가지 힘

*응력 : 단위면적당 작용하는 힘의 크기

다. 기체의 구조형식

 - 트러스형 구조 : 외피는 공기역학적으로 외형만 유지하고 하중은 트러스(뼈대)가 담당하는 구조

 - 응력 외피형 구조 : 외피도 하중을 담당하는 구조이며 모노코크 형식과 세미모노코크 형식이 있다.

 - 샌드위치 구조 : 2개의 외피사이에 벌집형, 거품형 또는 파형의 심을 심은 다음 접착시켜 샌드위치 모양으로 만든 것이다.

 - 폐일셰일프 구조 : 한 구조물이 여러개의 구성요소로 결합되어 있어 어느 부분이 파괴되어도 나머지 구조가 하중을 지지할 수 있는 구조.

 

2. 동체의 구조

 

가 . 트러스형 구조 : 기체의 뼈대가 하중을 담당, 외피는 외형만을 유지

 - 장점 : 구조, 설계가 간단하다. 제작이 용이하다. 경항공기에 사용

 - 단점 : 내부공간이 충분치 못하다. 유선형으로 만들기 어렵다.

나 . 모노코크 구조 : 하중의 대부분을 외피가 담당하는 구조이다.

 - 장점 : 내부 공간을 마련 할 수 있다.

 - 단점 : 중량이 무거워진다. 균열과 같은 손상에도 전체구조가 약해진다.

다 . 세미모노코크 구조 : 현대 항공기에 많이 사용되는 형식으로 뼈대와 외피가 같이 하중을 담당한다.

 

3, 날개의 구조

 

가. 트러스형 날개구조 : 날개보와 리브로 구성되어 있고 그 위에 얇은 금속판이나 우포를 씌운 것이다.

*모든 하중은 스피아 리브가 담당하고 외피는 공기 역학적 외형만을 유지한다.

나. 응력외피형 날개구조 : 날개의 전연과 후연을 제외한 날개의 전체가 스파 역할을 하는 형식으로 박스형 날개라고도 한다.

 

4. 꼬리날개

* 목적 : 비행기의 안정성과 조종성을 위함

 

가. 수직안정판 : 비행기의 방향 안정성을 담당한다.

*방향키 : 빗놀이 운동을 한다.

나. 수평안정판 : 비행기의 세로 안정성을 담당한다.

*승강키 : 키놀이 운동을 한다.

 

5. 착륙장치

* 지상활주 및 지상에 정지해 있을 때 항공기의 무게를 담당하고 진동을 흡수하며 특히, 착륙시에 항공기의 수직성분에 해당하는 운동에너지를 흡수

 

가. 착륙장치의 종류

 - 사용목적에 따라 : 육상용(바퀴형), 설상용(스키형), 수상용(플로트형)

 - 장착방식에 따라 : 고정식(구조가 간단하고 제작이나 정비가 쉬우나 항력을 증가시킨다), 접개들이식(공기 저항을 받지 않으나 구조가 복잡하고 보조동력 장치가 필요하다)

 - 장착위치에 따라 : 앞바퀴식(대부분 항공기에 사용), 뒷바퀴식(경비행기에 주로 쓰임 착륙이 불안정함)

나. 완충장치 : 항공기가 착륙시 항공기의 충격을 흡수하는 장치

 - 고무식 완충장치 : 고무의 탄성을 이용하여 충격을 흡수(완충효율 50%)

 - 평판스프링식 완충장치 : 스프링의 탄성을 이용하여 충격을 흡수(완충효율 50%)

 - 올레오식 완충장치 : 현재 가장 많이 쓰이는 장치로써 유체(오일, 물, 공기 등)의 압축에 의해서 에너지가 흡수되는 형식(완충효율 80%)

 

6. 엔진마운트 및 나셀

 

가. 엔진마운트 : 엔진을 기체에 장착 할 수 있게 만든 장치

나. 나셀 : 기체에 장착되어 엔진을 둘러싸고 있는 장치

 

 

 

 

2 . 금속

 

 

1. 금속의 성질

 

가. 강도 : 하중에 견딜 수 있는 성질

나. 경도 : 재료의 단단한 정도

다. 전성 : 퍼짐성이라고 하며 얇은판으로 가공할 수 있는 성질

라. 취성 : 휨이나 변형이 일어나지 않고 부서지는 성질

2. 금속의 가공

 

가. 단조 : 재료를 가공하여 해머 등으로 단련 및 성형하는 것

나. 압연 : 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 원하는 판재나 봉재를 가공하는 것

다. 프레스 : 재료에 힘을 가해 굽힘, 전단, 단면수축등의 원하는 모양으로 성형 가공하는 것

라. 압출 : 금속을 실린더 모양의 용기에 넣고 한쪽에 압력을 주어서 봉재, 판재 등의 제품으로 가공하는 것

마. 인발 : 원뿔형의 구멍이 있는 공구를 사용하여 봉재와 선재를 길게 뽑아내어 가공하는 것

 

3. 금속의 재료

 

가. 철

 - 순철 : 탄소의 함유량이 0.025% 이하인 철

 - 강철 : 탄소의 함유량이 2.0% 미만인 철

 - 주철 : 탄소의 함유량이 2.0%% 이상인 철

나. 첨가원소

 - 탄소 : 강의 경도 증가(0.35%) 이상이면 용접 불가능

 - 크롬 : 강의 경도 증가 및 연신성 증가 (12-18%) 혼합이면 불식강(스테인레스강)이 된다.

 - 니켈 : 탄소강보다 강도, 경도가 높다.

다. 알루미늄 합금의 종류

 - 1100(2S) : 순수 알루미늄(99.9%)

 - 2017 : 알루미늄의 대표적 합금으로 두랄루민이라고 하며 알루미늄 - 구리 합금이다.

 - 2024 : 전단응력이 우수하며, 리벳, 나사 등에 사용한다. 초두랄루민이라고 한다.

* 마그네슘 : 실용 금속중 가장 가벼운 금속이다. 합금으로 만들시 플라스틱보다 가볍지만 강철만큼 단단해진다.

 

 

 

 

3 . 항공기용 기계요소

 

* 볼트와 너트, 스크류, 와셔, 특수리벳, 케이블과 턴버클, 배관용 큐브와 호스 및 접합기구 등을 말한다.

 

1. 볼트

* 볼트와 너트는 분해, 조립을 반복적으로 하는 부분에 사용되는 체결용 기계요소이다.

 

 

가. 볼트

 - 길이 : 볼트 머리에서 나사산까지의 길이

 - 그립 : 나사가 나 있지 않는 부분의 길이. 체결한 부재와 두께가 일치

나. 식별방법(머리부분 표시)

 - 알루미늄 합금 볼트 : 쌍대쉬 기호

 - 내식강 볼트 : 대쉬가 하나

 - 정밀공차 볼트 : 세모 기호속에 엑스 표시가 있음

 - 표준 육각볼트 : 머리에 아무런 표시가 없음, 저강도

다. 볼트의 종류

 - 육각볼트(AN3-AN20) : 니켈강, 인장과 전단하중을 받는 구조부에 사용한다.

 - 드릴-헤드 볼트(AN75-AN81) : 안전결선을 하도록 구멍이 나 있다.

 - 정밀 공차 볼트 : 심한 반복운동과 진동을 받는 부분에 사용한다.

 - 내부렌치 볼트 : 고강도로 만들어지며 큰 인장력과 전단력이 작용하는 부분에 사용한다.

 - 클레비스 볼트 : 스크류 드라이브를 사용할 수 있도록 머리 부분에 홈이 파져 있으며 전단하중이 걸리고 인장하중이 없는 부분에 사용한다.

 - 아이볼트 : 외부에서 인장하중이 작용하는 부분에 사용한다.

 

2. 너트

 

가. 비자동 고정너트

 - 캐슬너트 : 볼트의 셩크에 안전핀 구멍이 있는 볼트로 클레비스 볼트, 아이볼트 등에 사용되며 터핀에 의해서 고정된다. (인장하중에 강하다)

 - 캐슬전단너트 : 캐슬너트보다 두께가 얇다. (전단응력만 받는곳에 사용)

 - 평너트 : 큰 인장하중에 사용된다.

 - 나비너트 : 맨손으로 죌 수 있는 곳에 사용한다.

나. 너트 종류

 - 전금속형 : 머리부분에 홈을 파서 약간 오무려 직경을 작게 한것과 타원형으로 하여서 스프링 작용을 하는 것

 - 화이버형(fiber, 섬유) : 너트의 안쪽에 화이버 칼라를 끼워 탄력을 줌으로써 고정하는 것 (고열부분에 사용불능)

* 화이버 : 15회 이상 금지, 나일론 : 200회 이상 금지

 

3. 와셔

 

가. 평와셔 : 볼트, 너트의 압력을 균등히 분사, 볼트의 그립 길이를 조정하며 고정 와셔밑에 사용하며 금속 표면을 보호한다.

나. 고정와셔 : 자동너트나 캐슬너트가 사용되지 않는 곳에 사용한다. (자주 탈거되지 않는 곳에 사용된다)

 

4. 스크류 : 볼트보다 강도가 약하고 나사가 헐거우며 명확한 그립이 없다.

 - 구조용 스크류 : 같은 크기의 볼트와 같은 강도를 가지며 명확한 그립이 있다.

 - 기계용 스크류 : 일반용 나사이며 가장 많이 사용된다.

 - 자동태핑스크류 : 스스로 나사를 내면서 체결되는 부품으로 비 구조개의 영구적인 접합구조물에 얇은 핀을 부착 시키는데 사용된다.  

 

5. 리벳

* 전단응력을 받는 부분에 사용된다.

 

가. 일반 리벳 : 한쪽의 머리가 성형되어 있고 반대쪽의 머리를 성형해야 하는 리벳이다.

 - 둥근머리 리벳 : 금속판 위로 머리가 많이 나와 공기의 저항이 크므로 기체의 외부에는 사용하지 않고 내부구조의 두꺼운 판의 결합에 사용된다.

 - 납작머리 리벳 : 외부표면에는 사용할 수 없으며 내부구조에 사용된다.

 - 카운트 성크 리벳 : 공기의 저항이 감소하여 외피에 사용한다.

 - 브래지어 리벳 : 머리 부분의 지름이 크고 높이가 낮아서 얇은판의 항공기 외피용이다.

 - 유니버셜 리벳 : 브래지어 리벳보다 강도가 크며 외피 및 내부구조에 사용한다.

나. 재질에 의한 리벳 분류

 - 1100(2S) : 표식이 없다. 열처리가 필요없고 비 구조용 리벳으로 사용한다.

 - 2117 : 중앙에 오목점이 있다. 열처리를 하지 않고 상온에서 작업이 가능하다. 항공기 리벳중에서 가장 많이 사용된다.

 - 2017 : 중앙에 볼록 점이 있다. 풀림 열처리를 한후에 냉장고에 보관하여 사용한다.

 - 2024 : 두 개의 대쉬, 열처리후 냉장고에 보관하여 사용한다. (10-20분 이내에 사용해야 하며 강도가 높은 구조부재에 사용한다)

 - 5056(56S) : 기호(B)+ 표시. 마그네슘(17G) 합금 구조에 사용한다.

다. 특수리벳(BLIND) 한쪽에서만 작업할 수 있는 곳에 사용되는 리벳

 - 기계적 확장리벳

 - 폭발 리벳

 - 체리 리벳

* 고 전단 리벳 : 재료의 양쪽ㅇ에서 작업 해야 하며 전단응력만 작용하는 곳에 사용하고 강도는 일반 리벳의 3배 정도

 

6. 특수 고정부품

 

가. 턴록 패스너(Turn Lock Fastener) : 정비와 검사를 목적으로 정검창을 신속하고 쉽게 장탈이나 장착할 수 있게 만들어진 부푸으로 주스 패스너, 캠로크 패스너, 에어 록크 패스너가 있다.

 - 주스 패스너(Djus Fastener) : 스터드(강으로 만듬), 그롬먼트(AL 합금으로 스터드를 장착시킴), 스프링(스터드를 고정시키고 안전하게 힘을 줌(1/4 회전하면 잠김))

 - 캠 록크 패스너 : 스터드, 그롬먼트, 리셉터클로 구성

 - 에어 록크 패스너 : 스터드, 크로스핀, 리셉터클로 구성

나. 코터핀(Cotter Pin) : 볼트나 너트, 스크류 등의 안전조치를 필요로 하는 곳에 사용, 저탄소강으로 만들어지므로 가드뮴으로 도금되어있다.

 

7. 케이블과 턴버클

 

가. 케이블 : 조종계통의 조종변위를 전달하는 부품

 - 7*19 케이블 : 19개의 와이어로 1개의 묶음을 만들고 이 묶음을 다시 7개로 묶어 1개의 케이블로 만든것이다. 초가요성 케이블(?)이며 주 조종계통에 사용한다.

 - 7*7 케이블 : 7개의 와이어로 1개의 묶음을 만들고 이 묶음을 다시 7개로 묶어 1개의 케이블로 만든것이다. 가요성 케이블이며 마멸에 대한 저항이 크다.(3가닥 이상 절단시 교환한다)

 - 1*19 케이블 : 19개의 와이어로 1개의 묶음을 만든 케이블이다. 비가요성 케이블로 구조 보강재에 사용한다.

나. 케이블의 사용범위

 - 1/8 인치 이상 : 주조종 계통 (1차 조종계통)

 - 2/32 인치 이상 : 부조종 계통 (2차 조종계통)

* 조종계통의 장력 측정장치 : 텐션미터(케이블의 장력변화를 측정한다.)

다. 케이블 엔드의 연결방법

 - 스웨징 연결방법 : 스웨징 케이블 엔드에 케이블을끼우고 스웨징 공구나 장비로 압착하는 방법(100% 강도 보장)

 - 5단엮기 연결방법 : 부싱이나 심볼을 이용하여 가닥을 풀어서 엮은 다음 그 위에 와이어를 감싸 씌우는 방법, 7*7, 7*19 케이블에 사용하며 2/32 이상 케이블에 사용한다. (75%)

 - 랩솔더 연결방법 : 케이블을 부싱 심볼위에 구부려 돌린 후 와이어를 감아서 납땜하는 방법(90%)

 

 

 

 

라. 턴버클 : 조종케이블의 장력 조절, 케이블의 교환이나 길이를 조절하는데 사용한다.

 - 턴버클의 구성 : 배럴과 2개의 턴버클 단자로 구성된다.

 - 턴버클의 단자는 왼나사와 오른나사로 구성된다.

 - 턴버클 단자의 종류 : 포크단자, 아이단자

 - 물림검사 : 나사의 배럴에 물려있는지 확인하기 위해서 배럴에 검사구멍이 있으면 핀을 꽂아보아 들어가지 않으면 물려있는 상태이다. (일반적으로 앤드의 나사가 배럴에서 3-4개 이상 나오면 안된다)

 - 안전결선 : 단선식(케이블의 직경이 1/8 인치 이하), 복선식(케이블의 직경이 1/8 인치 이상)

* 안전결선은 턴버클 엔드에 최소한 5-6 회(4회이상) 단단히 감아서 끝을 맺는다.

 

8. 항공기용 튜브, 호스, 피팅

 

가. 튜브 : 금속재이며 운동하지 않는 곳에 사용한다.

 - 내식강 튜브 : 3000psi 유압계통의 고압에 사용

 - 알루미늄 튜브 : 1500psi 유압계통 사용

나. 호스 : 고무나 테프론으로 만들어지며 운동하는 부분에 사용한다.

다. 피팅 : 호스나 튜브를 연결시 사용한다. (유니온 엘보우, T형, +형)

 

9. 체결작업

* 부품을 조립하거나 장착하기 위해서 체결용 부품(볼트, 너트, 나사)를 이용하여 결합하는 작업으로 규정된 토크값을 준다.

 

가. 볼트와 너트 : 머리(비행방향, 윗방향, 회전방향으로 장착), 선택(그립의 길이와 부재의 무게가 동일하거나 약간 긴것을 선택하며 와셔를 이용하여 길이를 조절한다.

나. 토크렌치

 - 고정식 : 토크값을 미리 설정하여 그 이상의 값으로는 죄어지지 않는 토크렌치

 - 지시식 : 죄는 정도에 따라서 토크값을 지시 하도록 되어 있는 토크렌치

다. 안전결선 : 볼트, 너트, 스크류의 안전고착 방법

 - 당기는 방향이 죄이는 방향이 되어야 하며 1인치당 7~8회 꼬아야 하며 끝부분은 3~6회 꼬아서 바깥으로 돌풀되지 않도록 해야 한다.

 - 주의사항 : 한번 사용 한 것은 재사용 할 수 없다.

라. 판금작업

 - 수축가공 : 재료의 한쪽길이를 압축시켜 구부리는 방법(완만한 굴곡가공에 가장 효과적인 방법)

 - 신장가공 : 재료의 한쪽길이를 눌려서 구부리는 방법

 - 크리핑가공 : 재료의 한쪽길이를 짧게 하기 위해서 한족을 주름지게 하는 것

 - 범핑가공 : 가운데가 움푹 들어간 구형면을 판금 가공하는 것

마. 리벳작업 : 리벳을 이용하여 두 금속 판재를 영구접합

 - 리벳의 지름 : 두꺼운 판재 두께의 3배

 - 리벳의 길이 : 판재의 두께 + 돌출길이

 - 리벳의 간격 : 같은 열에 있는 리벳의 중심간의 거리

 - 리벳의 열간간격 : 열과 열 사이의 간격으로 보통 리벳 간격의 75% 정도

 - 연거리 : 판재의 모서리와 이웃하는 리벳의 중심까지의 거리

 - 리벳과 리벳구멍과의 거리 간격 : 0.002 ~ 0.004 이니

* 드릴로 리벳구멍을 뚫은 후 라이머(?)로 다듬어 완성

 - 드릴 각도 : 경질재료는 118도 저속, 연질재료는 90도 고속

 - 리벳의 제거 : 리벳머리에 줄작업 - 센터펀치로 드릴작업의 위치결정 - 드릴작업(리벳의 지름보다 한 치수 작은 것을 사용) - 펀치로 머리와 몸통을 제거

 

10. 용접작업

* 금속을 부분가열시켜 용해된 용융 액으로 영구접합 시키는 방법(용접, 압전, 납땜)

 

가. 가스용접 : 연료와 산소의 발열량을 이용하여 용접하는 방법

  -산소-아세틸렌 가스용접 : 용접작업이 간단하고 쉬워서 가장 많이 사용한다. 

 - 저압토치 : 아세틸렌 압력이 0.07Kg 이하

 - 중압토치 : 1.3Kg 까지

 - 고압토치 : 1.3Kg 이상

 - 산소호스 : 검은색, 초록색

 - 아세틸렌호스 : 적색

나. 아크용접 : 직류나 교류를 이용하여 금속(모재)와 탄소전극(용접봉)사이에 아크를 발생시켜 모재와 용접봉을 녹여서 용접

* 교류전원을 사용할 때는 피복제를 사용하여 아크용접, 산화방지, 급냉에 의한 조직변화를 방지한다. 

다. 불화성 가스아크용접 : 용접시 용접 부위를 대기와 차단시켜 산화되기 쉬운 금속, 티타늄, 마그네슘 등의 용접에 사용한다.

 - 텅스텐 불화성 가스아크용접: 텅스텐 전극은 아크만 발생시키며 전극과 별개의 용접봉을 사용하여 용접(사용가스 : 아르곤,헬륨)
 - 금속 불화성 가스아크용접: 소모성 금속 와이어 전극을 토치 중심부로 계속 공급하여 아크와 보호가스를 분사 시키면서 용접(완전자동화 요접가능)

라. 용접순서: 용접종류결정→작업방식 결정→용접봉의 종류→용접작업

*용접자세: 아래보기, 수평, 수직, 위보기 용접

마. 호스 장착시 주의 사항

 - 호스의 뒤틀림방지
 - 전체의, 길이보다 5-8% 여유
 - 클램프 사용할 때 60Cm 간격을 유지 
 - 유관 식별을 위해서 식별표 부착

 

 

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