복합재 바닥 패널을 이용한 군용 항공기 설계

Hexcel Composites는 LUSAS Composite를 사용하여 군용 항공기의 랜드 로버 하중을 지원하기 위해 설계된 벌집 샌드위치 바닥 패널을 해석하였습니다.

벌집 샌드위치 패널은 군용 및 상용 항공기의 바닥에 광범위하게 사용됩니다. 일반적으로 상용 항공기 바닥은 약 1cm 두께로 유리 또는 탄소 섬유 강화 에폭시 스킨과 노멕스 벌집 코어로 제작됩니다. 상용 항공기 바닥은 특히 높은 굽의 신발로 인한 고압축 하중에 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 일반적인 바닥 패널의 무게는 약 3 kg/m2입니다. 이 군용 항공기 바닥 설계에서 Hexcel Composites는 알루미늄 스킨과 알루미늄 벌집 코어로 구성된 패널을 좌석 레일 사이에 단순 지지 상태로 제안하였습니다. 이 패널은 수직 하중 계수 1g 및 7.8g을 지원해야 합니다. 모든 유형의 유한 요소 해석에서, 간단한 해법 방법으로 시작한 후 더 고급 해법으로 진행하는 것이 최선입니다. 이 경우도 예외는 아니었습니다. Hexcel Composites는 간단한 선형 해석에서 복잡한 비선형 해석으로 진행하여 분석을 수행하였습니다.

패널은 지지 가장자리에 놓이며, 볼트 위치에서만 수직으로 제한됩니다. 따라서 패널의 모서리가 “말리는” 현상을 허용하기 위해 비선형 이음부가 가장자리에서 사용되었습니다. 7.8g까지의 하중에 대해, 비선형 기하 분석이 수행되어 비보강 패널의 최대 처짐 및 하중을 결정하였습니다. 7.8g 하중 경우에 대해, Hexcel Composites는 항공기 바닥 패널 위에 보강판을 배치했을 때의 영향도 관심이 있었습니다. 보강판과 바닥 패널이 동일한 변형 형태를 채택할 것이라고 가정하였습니다. 따라서 패널과 보강판을 구분하기 위해 빔 형태의 요소들이 사용되었습니다. 전단 강성이 없는 빔 요소를 사용하여 두 패널이 복합작용을 개발하지 않고 변형할 수 있었습니다. 계산된 처짐은 수동 계산으로 추정한 값과 잘 일치하였습니다. 벌집 샌드위치 패널과 보강판의 응력 수준도 만족스러운 것으로 확인되었습니다.