항공기체정비기능사 문제/정답/해설 (1)

2012 포스팅 자료실 2012. 11. 27. 16:42

항공기체정비기능사 문제와 해답

 

 

 

항공정비사 자격증 중 고등학생도 응시할 수 있는 시험이 바로 항공정비기능사 자격증입니다.

기능사 다음이 산업기사인데 산업기사 부터는 대졸이어야 하죠..

저는 공학도라 기능사 자격증만 따려고 합니다 ㅎㅎ

 

아래의 문제는 '인하항공전문학교'에서 만든 예상문제이고 해설은 여기저기서 찾은것들로 짜집기 해봤습니다..

그럼 지금부터 한문제 한문제 풀어보도록 하겠습니다.

 

 

1. 입구 단면적이 8cm", 출구 단면적은 16cm"인 관의 입구 속도가 10m/s 인 경우 출구에서의 속도는 몇 m/s 인가 ? (단, 유체는 비압축성 유체이다.)

 

 

-> 이 문제에서 유체는 비압축성(Incompressible)이기 때문에 질량 보존의 법칙을 사용할 수 있습니다. 옆의 그림과 같이 단위시간(1초) 동안 단면 1을 지나는 공기의 질량과 단면 2를 흐르는 공기의 질량은 질량 보존의 법칙에 의하여 같아져야 합니다.

질량유량은 밀도 ×단면적×속도이므로 (밀도를 곱해주는 이유는 단면적 곱하기 속도는 단순한 공기의 체적으로 질량을 곱해야만 질량유량이 됩니다. 하지만 질량은 측정할 수 없으므로 밀도(부피분에 질량)를 곱해주는 것입니다.)

ρ1.A1.V1 = ρ2.A2.V2  가 됩니다. 여기서 비압축성 유동일 경우 단면1과 단면2의 밀도는 같으므로

A1.V1 = A2.V2 가 되죠. 이를 연속의 방적식이라 합니다.

 

그렇다면 문제의 답은 8 × 10 = 16 × x

따라서 x = 5m/s 가 정답입니다.

 

 

 

 

 

 

 

2. 헬리콥터에 리드-레그 힌지를 장착하는  목적을 가장 올바르게 설명한 것은 ?

(1) 동적인 불균형을 제거한다. (2) 정적인 균형을 유지한다. (3)기하학적 불평형을 제거한다. (4) 회전날개 깃 끝에 발생되는 굽힘모멘트를 제거한다.

 

-> 이 문제에는 재밌는 일화가 하나 있습니다. http://heliblog.tistory.com/74 이 글의 하단부에 있으니 참고해 주세요.

리드-레그 힌지란 플랩핑 힌지, 페더링 힌지와 함께 헬리콥터의 메인로터 허브에 있는 장치 중 하나입니다. 로터 깃이 돌아가면서 달라지는 항력과 관성력에 의해서 생겨나는 응력때문에 구조적인 파손이 자주 일어 났다고 합니다. 요안 드 라 시바는 깃에 힌지를 만들어 좋아졌다면 힌지를 하나 더 만들면 더 좋을 것이라고 판단하고, 깃이 로터 회전면에서 '앞뒤'로 움직일 수 있도록 수직 힌지를 만들어 구동축에 응력을 발생시키지 않도록 했죠. 이것을 지금은 리드-래그(lead-lag) 힌지라고 부릅니다.

간단하게 말하면 리드-레그 힌지는 블레이드가 앞뒤로 조금씩 움직이는 것을 허용하는 장치라고 볼 수 있죠.

보기에서 동적인 불균형이란 아마 플랩핑을 의미하는 것일껍니다. 자세한건 위의 링크된 글의 중간 부분 혹은 http://heliblog.tistory.com/72 를 참고해 주세요.

회전하는 깃 끝에 발생되는 굽힙모멘트랑 페더링을 의미합니다. 이것도 위의 링크된 글을 참조해 주세요 ㅠㅠ  

정담은 3번 기하학적 불평형을 제거한다 입니다. 관성에 의한 불평형을 감소시킨다는 의미죠..

 

 

 

3. 대류권에서 고도가 높아지면 공기 밀도와 온도, 압력은 어떻게 변하는가 ?

 

->  대류권에서는 고도가 높아지면 온도가 하락하고 공기 밀도가 줄어들며 그로인해 압력은 작아지게 됩니다.

 

 

 

4. 다음 ( ) 안에 알맞은 용어들을 순서대로 나열하라.

"레이놀즈수가 증가하면 유체흐름은 ( )에서 ( )로 전환되는데 이 현상을 ( )라 하며, 이 현상이 일어나는 때의 레이놀즈수를 ( ) 레이놀즈수라 한다."

 

 

-> 레이놀즈수가 나오면 이것은 층류냐 난류냐를 묻는 문제가 되겠네요.  http://heliblog.tistory.com/164 의 하단부를 참고해 주세요 ㅎ

레이놀즈수(R)란 유체의 관성력을 점성력으로 나눈 값입니다. 이때 층류란 대기의 입자가 흐름의 방향을 일정하게 유지하면서 고르게 흐르는 것을 층류라 하고, 서로 뒤섞이면서 불규칙하게 흐르는 상태를 난류라고 합니다. 여기서 레이놀즈수가 증가한다는 것은 관성력이 점성력보다 커진다는 의미이고, 이는 공기 입자가 떠나려 하지 않기 때문에 결과적으로 난류가 되어버립니다. 이 현상을 '천이'라고 하며 그 점을 '천이면'이라고 합니다. 또한 이 현상이 일어나는 때의 레이놀즈 수를 임계 레이놀즈수라 합니다.

그래서 답은 층류 - 난류 - 천이 - 임계 가 되겠네요.

 

 

 

5. 날개의 길이가 40m 이고 시위의 길이가 2m이며 면적이 80m" 일 때, 이 날개의 가로세로비는 얼마인가 ?

 

-> 날개의 길이가 가로이고 시위가 세로니까 가로세로비는 40:2 즉 20이 되겠네요.

날개의 가로세로 비는 공기역학적 효율을 좌우하는 중요한 인자입니다. 이는 시위길이 분에 날개길이 혹은 날개 면적분에 날개 길이의 제곱으로 구할 수 있습니다.

 

 

 

6. 비행기의 중량이 2500kg, 날개의 면적이 80m", 지상에서의 실속속도가 180km/h 이다. 이 비행기의 최대 양력계수는 얼마인가 ?

(단, 공기밀도는 0.125kg.s"/m"")

 

-> 양력계수는 운동에너지 × 날개 면적 분에 양력의 크기입니다. 여기서 운동에너지는 1/2 × 밀도 × 속도의 제곱이 되죠.

그런데.. 이 문제는 정말 못풀겠습니다 ㅠㅠ 첫 째로 양력의 크기를 단순히 비행기의 중량으로 놓아야 할지 아니면 중량을 어떻게 볶아야할지도 모르겠고...;;

운동에너지 * 날개면적 = 162000 이 나오는데 이것으로 2500을 나누면 0.0*** 이 되버립니다.. 속도를 미터로 환산하여 풀이하면 0.5가 나오지만 정답은 0.2 입니다 ㄷㄷ

이건 패스..

 

 

 

7. 선회비행 중 작용하는 원심력은 ?

(단, W : 비행기 무게, Vt : 선회속도, R : 선회반경, D : 저항)

 

-> 비헹기가 선회하게 되면 안쪽으로 작용하는 힘과 바깥쪽으로 밀려나는 힘을 받게 됩니다. 이를 각각 구심력과 원심력이라 합니다.

원심력은 구심력과 크기는 같고 방향은 반대인 가상의 힘으로 정의됩니다. 그렇기 때문에 구심력을 구하는 공식을 이용하면 답을 구할 수 있습니다.

F = m.r.w"   이 식이 구심력의 크기를 구하는 공식입니다. 여기서 w 는 각속도로 시간당 각도의 변화를 의미합니다. 이 각속도는 회전반경 분에 속도로 바꿔서 사용할 수 있기 때문에 w = v/r 이 됩니다. 여기서 비행기의 질량은 W/g 이므로 최종적으로 F = W.Vt" / g.R 이라는 식이 만들어지게 됩니다.

구심력과 원심력에 대한 자세한 내용은 http://heliblog.tistory.com/374 에서 확인해 주세요.

 

 

 

8. 다음 중 부조종면은 어느 것인가 ?

(1) 도움날개 (2) 승강키 (3) 플랩 (4) 방향키

 

-> 도움날개는 다른 말로 보조날개, 영어로 에일러론이라 합니다. 날개의 양쪽 끝에 있는 판으로 비행기의 롤링을 조종하는 장치입니다. 승강키는 영어로 엘리베이터라 하는데 수평꼬리날개에 달려있어 비행기의 피칭을 조종합니다. 방향키는 영어로 러더라고 하며 수직꼬리날개에 있는 판으로 비행기의 요잉을 조종합니다.

반면 플랩은 고양력장치라고 해서 비행기의 이착륙시 느린 속도에서 큰 양력을 만들어주는 대표적인 부조종장치입니다.

 

 

 

9. 프리즈 밸런스란 ?

 

-> 프리즈 밸런스란 연동되는 도움날개에서 발생되는 힌지 모멘트가 서로 상쇄되도록 하여 조종력을 경감시키는 장치라고 합니다.

 

 

 

10. 헬리콥터 날개 깃에 충격 실속이 발생하는 마하수는 얼마인가 ?

 

-> 이 문제에서 '충격 실속'을 묻고 있는데 아마 충격 실속이 아니라 '충격파 실속(shock stall)'이 맞을 겁니다..

날개의 속도가 빨라지면 날개 윗면의 흐름속도가 M=1.0 에 도달하는 곳이 생기는데, 이런 경우 에어포일 앞의 자유흐름의 마하수를 '임계마하수(critical Mach number) 라고 부릅니다. 이 임계마하수에 도달하면 에어포일에서는 충격파가 발생됩니다. 충격파가 처음으로 발생하는 속도에서는 전체 흐름의 패턴을 바꿀 만큼 강력하진 못하지만 조금만 속도가 더 빨라지면 효과가 극적으로 나타나게 되죠. 그러면 충격파에 의해 경계층에 큰 동요가 일어나고 그 이후의 흐름에 분리가 일어나 양력이 감소하고 항력이 증가하는 실속이 발생됩니다. 이를 충격파 실속이라 합니다. 즉, 답은 M = 1.0 이 되겠네요.