윙박스

Wingbox

고정익 항공기의 윙박스는 날개의 구조적 중심을 형성하는 날개의 1차 하중 운반 구조물을 의미하며, 또한 선행날개 플랩, 후행날개 플랩 및 날개 끝 장치와 같은 다른 날개 구성요소의 부착 지점도 의미한다.윙박스는 눈에 보이는 날개 뿌리를 넘어 계속되며 항공기의 구조적 핵심을 형성하는 중앙 윙박스의 동체와 연결된다.

윙박스는 많은 디자인에서 앞날개, 뒷날개, 윗날개, 아랫날개 가죽의 조합이 [1]날개를 관통하는 자연스러운 "박스" 모양을 형성하기 때문에 그렇게 불린다.내부 날개 구조는 일반적으로 스페어, 갈비뼈 및 스트링어의 조합을 통해 많은 강도를 제공하지만, 외부 피부 또한 일반적으로 하중의 일부를 부담합니다.많은 항공기에서 윙 박스의 내부 체적은 연료를 저장하기 위해 사용되었으며, 이는 일반적으로 습식 날개 [1]설계라고 한다.

최근 몇 년 동안 윙박스 내에서 복합 재료의 사용이 증가하고 있습니다. 이러한 경향은 주로 기존 [2][3]재료만을 사용하는 설계에 비해 경량화를 실현하기 위해 추구되고 있습니다.특히 탄소섬유는 중량 [4]대비 강도가 매우 높아 인기 있는 소재가 되었습니다.2017년 1월, 유럽 항공우주 대기업인 Airbus Group은 조립이 [5]용이하여 제조 비용이 20% 절감되었다고 발표하면서 세계 최초의 단일 부품 복합 센터 윙박스를 개발했다고 발표했습니다.

평가 및 테스트

윙박스의 중요한 구조적 역할 때문에 윙박스는 최적의 성능을 달성할 뿐만 아니라 그 능력을 확실히 하기 위해 상당한 분석과 정밀 조사를 받는다.이와 같이, 관련된 스트레스를 계산하고 검증하기 위한 다양한 기법이 항공 우주 공학자에 의해 고안되었고 항공기 [1]제조사에 의해 채택되었다.점점 더 강력한 계산과 테스트를 사용함으로써 보다 가볍고 효율적인 날개를 [2]생산할 수 있게 되었습니다.20세기 후반에는 항공 우주 프로그램에서 CAD(컴퓨터 지원 설계) 기술이 보편화되었습니다. 따라서 CATIA와 같은 소프트웨어 패키지는 설계 및 제조 [1]과정에서 중요한 역할을 담당합니다.

또한 윙박스의 구조적 성능에 대한 물리적 검증은 일반적으로 인증기관의 민간 여객기 인증 과정에서 요구됩니다.따라서 항공기 제조사는 운용 [6]수명 전체에 걸쳐 어느 지점에서나 발생할 것으로 예상되는 최대 공기역학적 힘의 1.5배까지 하중을 가하면서 지상 기반 시험을 거치는 비비행 시험 장치를 생산하는 것이 일반적이다.날개 요소의 파괴 테스트는 항공의 초창기부터 있어 왔지만, 사용된 특정 기술은 특히 1938년 변형률 게이지의 발명 이후 더욱 정교해졌습니다. 변형률 게이지는 제2차 세계대전 [7]이후 항공우주 산업 내에서 널리 사용되고 있습니다.

또한 비파괴 시험은 초기 인증 과정뿐만 아니라 피로 기능 상실으로부터 보호하거나 잠재적 손상을 [8]검사하기 위해 종종 개별 항공기의 수명 전반에 걸쳐 수행됩니다.일반적인 기술에는 육안 검사, 초음파 테스트, 방사선 테스트, 전자파 테스트, 음향 방출 및 전단 [9][10]촬영이 포함됩니다.때로는 그러한 기법을 통해 개별 항공기의 윙박스를 교체해야 할 필요성이 확인되기도 한다. 이는 상당히 집약적이고 비용이 많이 드는 절차로 운영자들이 항공기의 운항 수명을 종료하도록 하는 경우가 종종 발생하지만, 그러한 교체는 때때로 [11][12]수행되기도 한다.2019년 여름, 미 공군은 과도한 윙박스 [13]균열을 발견했을 때 점검과 수리 작업을 위해 100대 이상의 록히드 마틴 C-130 허큘리스 수송기를 착륙시켜야 했다.긴 사용 수명을 의도한 항공기는 수명 연장 [14]프로그램의 일부로 대체 윙박스를 받는 경우가 많다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d Immanuvel, D.; Arulselvan, K.; Maniiarasan, P.; Senthilkumar, S. (2014). "Stress Analysis and Weight Optimization of a Wing Box Structure Subjected To Flight Loads" (PDF). The International Journal of Engineering and Science (IJES). 3 (1): 33–40. ISSN 2319-1813.
  2. ^ a b Moors, G.; Kassapoglou, C.; de Almeida, S.F.M.; Ferreira, C.A.E. (2019). "Weight trades in the design of a composite wing box: effect of various design choices". CEAS Aeronaut Jpournal. 10 (2): 403–417. doi:10.1007/s13272-018-0321-4.
  3. ^ Oliveri, Vincenzo; Zucco, Giovanni; Peeters, Daniël; Clancy, Gearoid; Telford, Robert; Rouhi, Mohammad; McHale, Ciarán; O’Higgins, Ronan; Young, Trevor; Weaver, Paul (April 2019) [2 January 2019]. "Design, Manufacture and Test of an In-Situ Consolidated Thermoplastic Variable-Stiffness Wingbox". AIAA Journal. 57 (4): 1671–1683. Bibcode:2019AIAAJ..57.1671O. doi:10.2514/1.J057758. S2CID 128172559.
  4. ^ Cunningham, Justin (13 June 2014). "Aerospace industry moves to carbon fibre wings". Engineering Materials.
  5. ^ "Airbus' new centre wing box design holds great promise for future aircraft". Airbus Group. 13 January 2017.
  6. ^ "Boeing Successfully completes 787 wingbox destructive testing". Composites World. 17 November 2008. Archived from the original on 2011-09-29. Retrieved 2011-08-31.
  7. ^ Hoversten, Paul (30 April 2009). "Then & Now: Under Stress". Air & Space Magazine.
  8. ^ Snider, H. Lawrence; Reeder, Franklin L.; Dirkin, William (July 1972). Residual Strength and Crack Progatation Tests on C-130 Airplane Center Wings with Service-Imposed Fatigue Damage (PDF) (Report). NASA. Archived from the original (PDF) on 2015-02-17.
  9. ^ Gholizade, S. (2016). "A review of non-destructive testing methods of composite materials". Procedia Structural Integrity. 1: 50–57. doi:10.1016/j.prostr.2016.02.008.
  10. ^ Bayraktar, E.; Antolovich, S.D.; Bathias, C. (12 September 2008). "New developments in non-destructive controls of the composite materials and applications in manufacturing engineering". Journal of Materials Processing Technology. 206 (1–3): 30–44. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.12.001.
  11. ^ Housman, Damian (15 November 2006). "Air logistics center upgrades center wing boxes on C-130s". Air Force Materiel Command.
  12. ^ "Keeping the C-130s Flying: Center Wing Box Replacements". Defense Industry Daily. 4 April 2007.
  13. ^ Insinna, Valerie (8 August 2019). "US Air Force pauses flight ops for more than a hundred C-130s over 'atypical' cracking". Defense News.
  14. ^ Tomkins, Richard (18 July 2017). "Marshall Aerospace and Defense tapped for C-130J work". United Press International.