항공기 스킨-스트링거 패널 구조물에 대한 불안정성 해석 프로그램 개발

Abstract

압축하중 하에서 스킨-스트링거 조립체인 패널은 다양한 유형의 불안정이 발생할 수 있다. 불안정의 유형은 패널 또는 스트링거의 좌굴, 굴곡, 비틀림, 주름, 굴곡/비틀림 조합 유형 등으로 나타난다. 이것들에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으나 이론 또는 경험식의 복잡성으로 인해 실제 현장에서 활용하기에는 어려운 문제를 가지고 있다. 따라서 선진 항공업체의 경우, 복잡한 수식과 방법등을 사용하기 편리하도록 해석 프로그램을 개발하여 사용하고 있으나 현재 국내의 경우는 그러하지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 압축하중을 받는 스킨-스트링거 조립체에 대한 불안정 유형 및 예비계수 (Reserve factor)의 크기를 산출할 수 있는 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 에어버스사의 관련 프로그램인 APA114의 이론 설명서에 기초하였다. 프로그램 검증을 위하여 A320 패널과 A380패널에 대한 해석을 수행하여 APA114의 결과와 비교하였다. An aircraft wing or fuselage panel of skin-stringer assembly can fail in a variety of instable modes under compression loads. Instability modes can be buckling of the panel, local buckling of the stringer, flexure, torsion, wrinkle and combined flexural/torsional buckling of the panel assembly. Although researches on these buckling behaviors have been carried out for a long time, there are some difficulties to apply to the practice because of complex theoretical and empirical equations. Accordingly, It is well known that leading aerospace companies are using their own in-house programs for the convenience of practical usage, but our domestic situation is that no such program has been ever developed. In this study a comprehensive program has been developed, which can identify the instability modes and the magnitude of reserve factor of the modes for the skin/stringer panel assembly under compression load. The developed program is based on the theory manual of the Airbus program APA114. For the verification, calculation of the instable reserve factors for the A320 wing panel and A380 low wing panel sections were carried out and compared with results by APA114.