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안녕하세요 정진센터입니다.
이런 말 들어보셨나요?
"디테일 속에 악마가 있다."
저는 연구실 생활을 하면서 선배한태 많이 듣던 말입니다.
카티아로 비행기를 그리다 보면
처음 파트가 10개 미만일 때는 할만합니다.
여러 가지 아이디어도 많이 생각나고 복합적으로 생각하기도 쉽죠.
하지만 파트가 30개만 넘어가도 재료, 구조강도, 형상유지, 등등의 고려해야 할
여러 가지 생각들이 머릿속을 마비시킵니다. ㅠ
사실 밑밥을 까는 겁니다.
경험과 엔지니어링 센스에 의하면 아직까지 크게
구조에 무리가 가진 않을 것 같지만
불안 불안합니다. ㅠ
우선 진행사항부터 말씀드리도록 하겠습니다.
위와 같이 조종면과 그 부속품
동체 연결부와 그 부속품
그에 따른 리브 및 스파 재 작업등
을 진행했습니다.
대충 만들어버리면 근방 끝나지만 구조와 형상 그리고 제작을 고려하면서 작업을 하니
어떤 날은 하루 종일 고민만 하고 날린 날도 있습니다 ㅠ
전과 비교했을 때 뒷전(Trailing edge) 쪽에 스파를 1개 더 추가했고
Trailing edge 작업했던걸 aileron과 flap으로 나누었습니다.
또한 trailing edge안에도 힌지가 붙을 최소한의 스트링거(stringer)를 만들어줬습니다.
지금부터 디자인 과정을 설명해드리겠습니다.
1. 동체 연결부
그림 5를 보시면 동체 연결부는 긴 봉이 하나 있고
3개의 판자와 봉이 연결되어있습니다.
그리고 1번 2번 리브 머리 부분에 좌우로 네모 홈과 결착되어있습니다.
봉은 지름이 9mm이고 동체와 연결될 부분입니다.
동체 연결부는 동체와 날개가 딱 맞게 하기 위해서 1번 2번 리브를 1번 리브의 왼쪽을 기준으로
포켓을 해주었습니다. 사실 그보단 1mm 정도 더 포켓을 해주었습니다.
그 후 1mm는 발사나무를 위와 같이 붙여줄 계획입니다.
※ 지금 생각해보니까 Dbox 중간을 깎아서 불안해 보이니
저부분에 리브 머리를 보강해주어야겠습니다.
그림 7과 같이 날개가 앞으로 삐죽 튀어나와있어서
이에 딱 맞게 하기 위해서 리브를 깎아주었습니다.
그리고 저 잘리는 부분에 구멍을 뚫어 날개의 봉과 결합이 되도록 할 것입니다.
2. 날개 연결부
날개 연결은 예전 태양광 무인기 프로토타입 개발 때 사용했던 방법을 그대로 사용했습니다.
V자 형태의 항공 합판을 스파와 결착시켜주고 리브에 그림 8처럼 홈을 내주어
리브와도 잘 결착되도록 했습니다.
여기서 주의해야 할 점은 조립과 구조강도를 고려해야 합니다.
항공기의 양력이 가장 많이 작용하는 곳이 어딘 줄 아시나요?
바로 Root에 가까운 부분입니다.
따라서 그 부분의 하중을 무시할 수가 없습니다.
저런 식으로 구멍을 많이 내게 될 때는 항시 구조강도를 생각하셔야 합니다.
그림 8을 보시면 1번 스파와 날개 연결 조인트가 통과한 밑부분에 홈이 없습니다.
이는 조립을 쉽게 하기 위해서 이렇게 디자인했습니다.
리브 2는 그림 9와 같은 방식으로 스파 1 날개 연결을 위한 구멍의 아랫부분부터 밀어 넣어
저 상태로 위로 올려서 결합하는 방식을 사용했습니다.
이렇게 조립하는 게 그나마 편한 방법이었습니다.
여러 각도 및 조립될 부품끼리 딱딱 맞게 하기 위해서도 있습니다.
※ 리브 1은 이렇게 할 필요가 없습니다.
아 그리고 날개 연결 조인트는 스파보다 작고 root에서 양 날개에 대칭인 V 형태의
아무 모양이나 하시면 됩니다.
3. aileron
먼저 파트를 만드시고 기존 trailing edge에 위아래를 general shape design(이하 GSD)에서 offset 해줍니다.
위아래 surface를 join 해주시고 끝에서부터 5번째 리브 왼쪽 평면을
기준으로 plane을 하나 만드시고 aileron방향으로 split 해줍니다.
그리고 저번 trailing edge와 같은 방법으로 fill 하고 join 하고
close surface 하고 shell로 마무리해주시면 됩니다.
이제 힌지가 붙을 제3번째 스파를 만들어줄 겁니다.
아까 만든 aileron trailing edge의 수직 한 면을 기준으로
스케치에 들어갑니다. (파트 새로 만들어주세요)
그다음 aileron trailing edge의 윗 라인 옆라인은 그대로 project 시켜주시고
아래 라인은 aileron trailing edge의 아래 라인보다 0.5mm 정도 위로해주시면 됩니다.
이는 리브가 곡선이기 때문에 해주는 작업입니다.
패드는 leading edge방향으로 5mm만 해주시면 됩니다.
그다음은 리브에 포켓을 해줘야 합니다.
근대 생각해야 할 것이 있습니다.
이렇게 만든 일종의 스파 3이 비스듬하게 붙어있습니다.
전에도 말씀드렸다싶이 리브도 지금 +2도에서 -1도로 twist 되어있는데
스파까지 비스듬하게 되면 리브에 홈을 깔끔하게 넣을 수가 없습니다.
따라서 오차가 발생합니다.
저는 오른쪽 면을 기준으로 포켓 해주었습니다. 따라서
왼쪽은 조금 많이 파여있습니다.
다음은 에일러론 쪽 일종의 stringer를 만들어줄 겁니다.
힌지가 붙을 곳입니다.
저는 각 리브의 단면에 중앙선을 기준으로
위아래 1mm의 두께를 넣어서 총 2mm 두께의 스트링거를 만들었습니다.
trailing edge방향으로 패드 해주시고
홈은 이번에 왼쪽면을 기준으로 포켓 해주었습니다.
속된 말로 아작이 났습니다.
자세히 보시면 아시겠지만 aileron 쪽과 날개쪽은 서로 분리되어있습니다.
제3의 스파와 스트링거 사이에 시아노 힌지가 있다고 보시면 됩니다.
시아노 힌지는 부직포 같은 건대 되게 유연하고 한 1만 번 오므려도 끊어지지 않을 만큼
튼튼한 종이?입니다. 보통 비행기에 힌지로 많이 사용합니다.
플랩도 위와 같은 방식으로 진행해주시면 됩니다.
긴 글 읽어주셔서 감사하며
더 좋은 글로 수요일에 찾아뵙겠습니다.
P.S
고민사항 : 렌딩기어가 스파1,2사이에 들어간다.
선택해야 할 것 : 스파를 발사나무로 할지 항공 합판으로 할지. (100그람 차이)
머릿속 : 저번 태양광 무인기 비행 때 카본 바탠을 발사 스파 위아래로 붙여서 H빔 형태로 했는데
매우 튼튼했었음.. 굳이 바텐을 안 붙여도 강도는 나올 것 같음.
다만 렌딩기어가 들어가는 게 변수.
앞으로 계속 고민해야 할 사항.
P.S
댓글로 의견을 주셔서
조종면은 trailinge edge쪽 리브를
붙여서 통으로 만드는 방법으로
수정하겠습니다.
답변주신대로 에일러론을 통 발사로 만들기 위해서 커팅 파트를 계산해 본 결과
총 49개의 5mm 발사를 붙여야 된다는 결론이 나왔습니다.
간단히 계산해 볼 결과 무게만 20~30g이 넘습니다.
이는 비행기 전체의 구조를 고려했을 때 너무 과도하게 튼튼하고
무게가 나갑니다.
(플랩의 경우는 몇백 개를 붙여야 하는 상황)
따라서 저는 에일러론 리브 간격을 기존 60mm에서 20~30mm 간격으로 줄여
더 촘촘하게 에일러론 리브를 넣을 예정이고
이 부분만 따로 구조해석을 진행하도록 하겠습니다.
(플랩의 경우는 더 촘촘해질 수 있음)
이과정을 진행하면서 이런 생각이 들었습니다.
실제 여객기의 에일러론은 통 알루미늄이나 통 복합재료일까?
'제 생각에는 아닐 가능성이 높다.'입니다.
분명히 어떤 구조를 이루고 있을 겁니다.
무게 대비 강도를 위해서
저도 대충 하지 않고 좀 더 알아보고 명쾌한 답을 제시하겠습니다.
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