하중은 구조물에 작용하는 외력입니다.
하중의 발생배경에 따른 분류로는
시간, 발생원인, 운용상태, 적용부위 및 구조건전성 평가기준이 있으며, 각각의 내용은 아래의 내용과 같습니다.
(1) 시간
- 정적하중: 시간에 대한 고려 없이 계산 가능한 하중이며, 일반적인 의미의 하중으로 쓰입니다.
- 동적하중: 시간에 따른 구조물의 탄성반응을 고려하여야만 계산가능한 하중으로, 무장투하, 동적착륙, 돌풍, 조류충돌 등이 있습니다.
(2) 발생원인
- 공력하중: 항공기 주변의 공기 흐름 변화에 의하여 발생하는 하중으로, 양력과 항력이 있습니다.
- 관성하중: 선형가속도, 각속도 및 각가속도에 의하여 구조물 질량에 발생하는 하중입니다.
- 추력: 엔진의 추진력에 의해 작용하는 하중으로, 항공기 비행 방향으로 작용합니다.
- 항력: 비행 시 공기와의 마찰 등으로 비행 반대방향으로 받게 되는 힘으로 저항력이라고도 합니다.
(3) 비행하중과 지상하중
항공기 운용상태에 따라 구분할 수 있으며,
- 비행하중은 대칭기동과 비대칭기동으로 나눌 수 있습니다.
대칭기동은 항공기 좌우에 동일한 크기와 방향의 하중이 작용하는 기동상태이며, 이를 제외하고는 비대칭기동입니다.
- 지상하중은 착륙하중과 지상운용하중으로 나눌 수 있습니다.
착륙하중은 수직운동에너지, 즉 항공기 무게와 착륙강하속도의 제곱에 비례하게 되고, 지상운용하중은 항공기 자중에 비례하게 됩니다.
(4) 적용부위
- 외부하중: 기동에 따라 항공기의 외부에서 작용하는 하중으로 공력, 관성력, 추력 및 항력 등이 있습니다.
- 내부하중: 외부하중에 대응하여 구조물 내부에 발생하는 반력으로, 인장/압축, 굽힘, 비틀림 등이 있습니다.
(5) 구조건선정 평가기준
- 정적강도: 외부하중에 대응하여 각 구조물에 발생하는 반력입니다. 정정구조물인 경우 수계산 등으로 계산할 수 있으며, 항공기와 같이 다하중경로를 갖는 부정정구조인 경우 MSC.Nastran의 forcecard 형태를 이용하여 유한요소해석 및 구조물 sizing(구조물의 재질, 크기 및 형상을 결정하는 일)을 수행합니다. 정적강도 하중으로 결정된 구조물은 영구변형이나 파손이 발생하지 않아야 합니다.
- 수명해석: 임무 프로파일을 반영한 스펙트럼 형태로 제공하는 수명 평가용 하중으로, 이를 이용하여 내구성 및 손상허용 해석을 수행합니다. 긴 시간에 걸쳐 구조물에 반복적을 작용하는 하중에도 잔류강도가 유지되어야 합니다.
(6) 기타
위의 분류에 포함되지 않는 기타 하중으로 자이로스코픽, 연료압력, 엔진마운트, 비상제동장치, 기체충돌하중, 우박, 작업자, 착륙장치 도어, 호이스팅, 잭킹, 계류 등이 있습니다.
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