291 기출분석 2001년 제65회

[제1교시]

# 다음 13문제 중 10문제를 선택하여 설명하십시오. (각 10점)

1. 실험실에서 항공기 landing gear의 taxiing, takeoff and landing을 simulation 하기 위한 실험 system을 strain gage, displacement sensor, load cell, hydraulic actuator, H-beam, ball screw, landing gear 등을 이용하여 설계한 그림이 다음과 같다. 이 그림에서 A, B, C는 strain gage, displacement sensor 및 load cell 중 각각 어느 것인지를 말하시오.

 

2. 회전축의 진동을 측정하는 3가지 목적을 설명하시오.

 

3. 제트엔진에서 발생하는 소음원을 내부 및 외부 소음원으로 구분하여 각각 설명하시오.

 

4. 3축 응력에 대한 Hook의 법칙(응력과 변형률 관계)을 쓰시오. 단, 3축응력과 변형률은 각각 sigma_x, sigma_y, sigma_z 및 epsilon_x, epsilon_y, epsilon_z이고 포아손비는 nu이다.

 

5. 구조물의 재료가 Hook의 법칙을 따르며, 구조물의 모든 형상이 변형되지 않는 형상에 기초를 둘 수 있도록 구조물에 발생하는 변형이 충분히 적은 경우에 구조물의 어느 한 점(A점)에 작용하는 하중에 의한 구조물 내의 다른 점(B점)에서의 변형은 이 점(B점)에서 작용하는 같은 크기의 하중에 의한 A점에서 발생하는 변형과 같다고 하는 고체역학의 중요한 정리(Theorem)를 무엇이라 하는가?

 

6. 어떤 종류의 변형양식에서는 변형이 어느 정도 크기에 도달하였거나, 이에 대응하는 외력의 크기가 어느 정도 이상이 되면 그 평형 상태는 이미 안정한 것이 되지 못하여 먼저의 변형양상과 전혀 다른 모양을 한 안정평형상태로 옮기던가 또는 급격한 대변형이 일어나 파괴되는 경우가 있다. 이러한 현상을 무엇이라 하며, 그 종류를 세 가지만 열거하시오.

 

7. 항공기에서 객실 여압량을 결정하는데, 가장 중요하게 고려되는 것 한가지만 쓰시오.

 

8. 항공기의 상승률을 나타내는 식을 유도하고 설명하시오.

 

9. X-wing 항공기에 대해 간단히 설명하시오.

 

10. ETOPS에 관해 간단히 설명하시오.

 

11. GPS와 INS의 장단점에 대하여 간단히 설명하시오.

GPS는 Global Positioning System의 약자로, 광역위치체계라 한다.

이에 대하여 INS는 Inertial Naviation System의 약자로, 관성항법장치라 한다.

 

12. SSTO(Single Stage to Orbit)에 대하여 간단히 설명하시오.

 

13. Winglet의 기능과 장단점을 간단히 설명하시오.

 

 

 

[제2교시]

# 다음 7문제중 4문제를 선택하여 설명하십시오. (각 25점)

1. 순수비틀림을 받고 있는 비원형 단면봉에서 Prandtl의 응력함수 phi(x, y)를 다음과 같이 정의할 때, 이 함수가 평형방정식을 만족하는 것을 보이라. 단, 봉의 Body force는 무시한다.

 

2. 아래 그림과 같은 4분원 아치에 대해 자유단 B점의 수직 변위와 수평 변위를 구하라.

 

3. 아래 그림은 항공기 동체에 창문을 만들기 위해 cut-out 한 것이다. 이 cut-out 부분에는 응력집중 현상이 발생하므로, cut-out 주변에서 발생하는 응력 분포를 측정하는 정확한 설계가 요구된다. 따라서 그림과 같이 cut-out 주변에 2축 및 3축 strain gage를 부착하여 X 및 Y 방향의 strain을 측정하고 동시에 주변형 epsilon_1, epsilon_2를 측정하는 계획을 세웠을 때, 그림에서 cut-out 모서리 부분에 부착한 strain gage와 변에 부착한 strain gage는 2축 및 3축 gage 중 각각 어떤 gage이며, 측정된 주변형과 주변형 면 및 최대 전단변형식을 구하시오.

 

4. 장거리 제트 여객기를 개발하기 위하여 주 날개를 설계하려 한다. 비행 마하수 M=0.5~1.5 사이에서 비행마하수 변화에 따른 항력의 변화현상을 설명하고 급격한 항력감소를 막기 위한 방안을 두 가지 이상 제시하고 각각의 장단점을 설명하시오.

 

5. 새로운 항공기를 개발하기 위하여 날개꼴(Airfoil)을 선정하려고 NACA 23012, NACA 4415, NACA642-415 날개꼴을 검토하려고 한다. 각 날개꼴의 특성을 기술하시오.

 

6. 아래 그림에 있는 것과 같은 대칭 단면보가 극한하중 M=28,000 in-lb를 받고 있다. 재료가 7075-T6 알루미늄 합금이라면 Margin of Safety, MS는 얼마인가? 단, 7075-T6 알루미늄 합금의 최대 허용응력(sigma_m)을 종극하중(sigma_tu)으로 취급하여 75,000 psi로 하고 허용 소성응력은 70,500 psi로 한다.

 

7. 그림과 같은 판의 중앙에 반지름 a인 원형구멍을 갖는 무한판의 양 끝에 작용하는 응력이 p (lb/in^2) 일 때, 그림에서 표시한 r 및 theta 방향에 대한 sigma_r, sigma_theta, tau_r-thera를 구하시오. 단, sigma_y= 0 및 tau_xy = 0이다.

 

 

 

[제3교시]

# 다음 7문제중 4문제를 선택하여 설명하십시오. (각 25점)

1. 아래 그림과 같은 단면의 직교축 x, y에 대한 관성모멘트를 구하고 단면의 도심주축 p, q에 대한 각도를 구하여, 이 도심주축에 관한 관성모멘트 I_p, I_q를 구하라.

 

2. 그림과 같은 Box-Beam에 전단력 V_y = 1000 lb가 걸리고 있을 때, Shear flow를 계산하시오. 단, 전단계수 G=4*10^6 psi이다.

 

3. 샌드위치 재료를 이용하여 굽힘에 저항하도록 하는 구조물을 설계하고자 한다. Core 부분은 Al-alloy의 foil을 이용하여 평균 비중량이 0.0038 lb/ft^3이 되도록 하고, 외피는 Core와 동일한 재질의 Al-alloy로 하여 비중량이 0.1 lb/ft^3이다. 만일, 동일한 굽힘모멘트에 저항하게 하는 Al-alloy로 된 부재에 비해 이 샌드위치 구조 재료로 했을 때 무게를 얼마나 줄일 수 있는가? 그리고 외피의 두께는 Core에 비해 몇 % 정도이면 되는가?

 

4. 다음의 항공기에 대한 속도-하중 선도에 대한 Maneuvering Envelop과 Gust Envelop을 그려라.

 

5. 항공기를 개발하는 과정에서 풍동시험 결과, 항공기 전체형상의 받음각이 -1.5도 일 때 양력이 영이 되고, 받음각 3.5도에서 양력계수가 0.5가 되었으며, 받음각 0.5도와 6.5도에서 무게중심점에서의 피칭모멘트 계수가 -0.01과 0.05가 됨을 확인하였다. 무게중심이 날개의 34% 시위에 있을 때, 공력중심점을 구하고, C_M_ac (공력중심에서의 피칭모멘트 계수)를 구하시오.

 

6. 어떤 항공기가 활주로에 착륙을 위하여 125노트로 접근하고 있을 때, 최대 양력계수가 2.5로 나타났다. 이 항공기의 고양력장치를 개선하여 최대 양력계수가 0.04 증가하였을 때, 접근속도의 변화를 계산하시오.

 

7. 새로운 인공위성을 운용하기 위하여 인공위성의 성능을 검토하고 있다. 인공위성의 고도에 따른 속도와 주기에 관한 관계식을 유도하고 설명하시오.

 

 

 

[제4교시]

# 항공기 개발시 주요 업무는 아래의 항목과 같다. 열거한 항목 중 숫자로 표시된 항목 7개 중 4개를 택하여 각 항목의 업무내용을 기술하시오. (한 항목당 25점)

1. 항공기 요구 임무 및 목표성능 성질

- 기초시험 연구

- 항공기 개발 기본계획 수립

- Mock-up 작업

 

2. 풍동시험

- 시뮬레이션 및 리그 테스트 (simulation and rig test)

 

3. 세부설계

- 강도계산

- 중량 및 중심 조정

- 외주 부품 구입

 

4. 시제기 제작

- 전기체 정적 구조 시험

 

5. 전기체 피로시험

 

6. 비행시험

 

7. 양산제작 지원