항공기도어용피아노힌지 신뢰성기술위원회심의 2011 년 5 월 4 일제정한국기계연구원발행
신뢰성기술위원회명단 성명 소 속 직위 ( 위원장 ) 이순복 KAIST 교수 ( 위원 ) 강영선 동양물산 부소장 권수호 SP기술 박사 권영일 청주대학교 교수 고을석 현대자동차 이사 구병춘 한국철도기술연구원 박사 김경욱 서울대학교 교수 김대은 연세대학교 교수 박준서 한국철도기술연구원 박사 서순근 동아대학교 교수 손득균 현대중공업 부장 손영갑 안동대학교 교수 이성래 건양대학교 교수 장달식 두산인프라코어 상무 장시열 국민대학교 교수 정재천 한국전력기술 차장 정태형 한양대학교 교수 조덕영 솔지 박사 한철호 금오공과대학교 교수 홍예선 한국항공대학교 교수 ( 간사 ) 김형의 한국기계연구원신뢰성평가센터 센터장 워킹그룹위원회명단 성명 소 속 직위 ( 위원장 ) 홍창호 충남대학교 교수 ( 위원 ) 권영일 청주대학교 교수 박문식 한남대학교 교수 이영창 한국치공구 ( 주 ) 상무 이정태 한국표준과학연구원 연구원 조성호 켄트정밀 대리 최창우 대한항공 ( 주 ) 부장 ( 간사 ) 이주홍 한국기계연구원신뢰성평가센터 선임 제정자 : 한국기계연구원신뢰성평가센터제정 : 2011년 5월 4일원안작성협력자 : 한국기계연구원심의위원회 : 신뢰성기술위원회 지식경제부공고제 2011-241 호
신뢰성평가기준 항공기도어용피아노힌지 Piano hinge of airplane door 서문규격을적용하는데있어서는그규격안에인용하고있는규격도동시에참조하여야하며, 같은종류의규격이라면규격사이에비교검토가필요한경우도많다. 이러한기준들의시험특성을이해함으로써항공기도어용피아노힌지의신뢰성을높이기위해 가제정되었다. 1. 적용범위이기준은항공기의도어에사용되고있는항공기도어용피아노힌지 ( 이하피아노힌지라한다.) 의성능및신뢰성인증시험방법에대하여규정한다. 본기준에서적용될수있는시험대상품의범위는다음에따른다. 표 1 적용범위항목범위형식기계식운용환경실외특수조건 [(-55~70) ] 질량 10 kg 이하 최대적용하중 200 kn 이하 2. 인용규격 다음에나타내는규격은이기준에인용됨으로써이기준의규정일부를구성한다. 이러한인용규격은그최신판을적용한다. KS A 0006 시험장소의표준상태 KS B 0550 비파괴시험용어 KS B 0802 금속재료인장시험방법 KS B 0821 용착금속의인장및충격시험 KS B 5521 인장시험기 KS B ISO 1099 금속재료 - 축하중피로시험 KS B ISO 10275 금속박판및강대의인장변형경화지수결정방법 KS B ISO 10816-1 기계적진동 - 비회전부의측정에의한기계진동의평가 - 제1부 : 일반지침 KS B ISO 12107 금속재료의피로시험 - 데이터통계적분석방법 KS B ISO 12108 금속재료의피로시험 - 피로균열성장방법 KS B ISO 3452 비파괴검사-침투탐상검사-일반원리 KS B ISO 3453 비파괴검사-침투탐상검사-검증수단 KS C 0225 환경시험방법-전기. 전자-온도변화시험방법
KS D 9502 염수분무시험방법 ( 중성, 아세트산및캐스분무시험 ) KS D ISO 12135 금속재료-준정적파괴인성결정을위한일체형시험방법 KS M ISO 6353-2 화학분석용시약 - 제2부 : 규격 - 제1집 KS W 0811 항공우주기기의환경시험방법 KS W ISO 7137 항공기 - 항공기용장비환경조건및시험방법 DEF STAN 00-35 Part3 Environmental Handbook for Defence Material Part3: Environmental test methods IEC 60068-1 Environmental testing - Part 1: General and guidance IEC 60068-2-6 Environmental testing - Part 2-6: Tests - Test Fc: Vibration (sinusoidal) IEC 60068-2-14 Environmental testing - Part 2-14: Tests - Test N: Change of temperature IEC 60721-2-1 Classification of Environmental Conditions - Part 2-1: Environmental Conditions Appearing in Nature - Temperature and Humidity IEC 60721-3-3 Classification of environmental conditions - Part 3-3: Classification of groups of environmental parameters and their severities - Stationary use at weatherprotected locations ISO 10289 Methods for corrosion testing of metallic and other inorganic coatings on metallic substrates - Rating of test specimens and manufactured articles subjected to corrosion tests ISO 3452-1 Non-destructive testing-penetrant inspection-general principles ISO 4987 Steel castings - Liquid penetrant inspection ISO 7137 Aircraft - Environmental conditions and test procedures for airborne equipment MIL-STD-810F Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests RTCA-D0-160E Environmental conditions and test procedures for airborne equipment 3. 정 의 이기준에서사용되는주된용어의정의는다음에따른다. a) 피아노힌지 항공기동체와 Door의연결부 b) 반복응력 (σ) 일정최대치와최소치사이에의주기적으로변동하는응력 c) 피로수명 (N) 피로손상이일어나기까지의응력반복수 d) S-N 선도 반복응력과피로수명의관계를나타낸그래프 e) 비파괴검사 흠을검출, 파악, 측정, 평가하고무결성, 특성, 성분을평가하며기하학적특성 을평가하기위하여, 성능및품질을훼손하지않고재료및부품을시험하기위한기술방법 개발과적용 f) 정현파스위프 (sweep) 진동발생장치에서생성된정현파가최소주파수에서최대주파수까 지의범위를연속적으로변화하는것 g) 정격인장하중 사용용도에서제품이연속적으로허용할수있는최대인장하중 h) 파워스펙트럴밀도 (power spectral density) 어느진동수의대역폭에있어서불규칙진동의 진폭의제곱평균치를그대역폭으로나눈값 i) rms 값 (root-mean-square value) 제곱평균값의제곱근 j) 최대인장하중충격하중등비연속적으로제품에가해질수있는최대인장하중 k) 종합성능시험항목중에서시험대상품의성능변화를확인할수있는대 표적인시험항목을선정하여수명시험, 내환경성시험, 안전성시험등의수행과정에서실시 하는시험 l) 사전시험 내환경성시험으로인한시험대상품의성능변화를확인하기위하여시험시작전 2
에실시하는 m) 사후시험내환경성시험으로인한시험대상품의성능변화를확인하기위하여시험완료후에실시하는 4. 구조피아노힌지의구조는아래의그림 1 과같다. 그림 1 피아노힌지 5. 샘플링방법가장최근에동일한조건으로생산된양품중 4개를랜덤샘플링하여, 1개는내환경성시험, 3개는수명시험에활용한다. 6. 신뢰성평가기준 6.1 종합성능평가기준모든시료는 7.2의시험방법에따라종합성능평가시험을실시하여표 2의평가기준을만족하여야한다. 종합성능시험중은변형량측정시험으로한다. 표 2 종합성능시험의평가기준 시험항목 시험방법 시험조건 평가기준 변형량측정 7.2.1 시험비파괴시험 7.2.2 시험편의각부위에스트레인게이지 (350 Ω) 를부착한다. 시험대상품의변형량이도면공 정격인장하중을 10초간유지후부하차이내이어야한다. 를제거하고 50초간유지하는것을 1 사이클로하여총 5 회반복한다. 시험체의표면을깨끗이전처리한다. 침투액을시험표면에도포하여표면의 불연속면안에침투액이스며들도록하게한후 10분간건조한다. 시험대상품의외부표면에결함 불연속면안에스며들어간침투액이 외의침투액을제거한다. 현상제를시험표면에얇고균일하게도포하여 7분간건조한다. 이없어야한다. 3
6.2 내환경성평가기준내환경성시험에서앞선시험종료후 72시간이내에다음시험이실시되는경우는앞선시험항목의사후시험을다음시험의사전시험으로대체하며, 내환경성시험의항목별평가기준은표 3을따른다. 비고앞선시험이운용가진시험이고다음시험이저온시험일경우, 운용가진시험을종료한후 72시간이내에저온시험이실시되면운용가진시험의사후시험이저온시험의사전시험을대체한다. 표 3 내환경성시험의평가기준 시험항목시험 방법 운용가진 7.3.1 시험 저온시험 7.3.2 고온시험 7.3.3 습도시험 7.3.4 시험조건평가기준 사전시험으로서육안검사및을실시한다. 주파수범위 : (10~2000) Hz 조립부의풀림, 변형, 파 가진형태 : 불규칙진동손등이없어야한다. 파워스펙트럴밀도 : (0.00013~0.02) g 2 /Hz (7.2.1) 의 rms 값 : 1.55 grms 평가기준을만족하여야 3축(X, Y, Z) 방향에대해각각 3시간시험을실한다. 시한후, 사후시험으로서육안검사및을실시한다. 사전시험으로육안검사및을 실시한다. 외관 손상 ( 파손, 균열, (-65±2) 4시간저온저장한다. 변형등 ) 이없어야한다. (-55±2) 4시간유지후, 중간시험으로육안검 (7.2.1) 의 사및을실시한다. (25±2) 2시간안정화후, 사후시험으로육안 평가기준을만족하여야한다. 검사및을실시한다. 사전시험으로육안검사및을 실시한다. 외관 손상 ( 파손, 균열, (80±2) 4시간고온저장한다. 변형등 ) 이없어야한다. (70±2) 4시간유지후, 중간시험으로육안검 (7.2.1) 의 사및을실시한다. 평가기준을만족하여야 (25±2) 2시간안정화후, 사후시험으로육안 한다. 검사및을실시한다. 사전시험으로서육안검사및을 실시한다. 외관 손상 ( 부식, 들뜸, 온도 (50±2), 상대습도 (95±5) % 조건에서 6 시간, 온도 (30±2), 상대습도 (85±5) % 조건에서 16시간을 1주기로, 10주기수행한다. 표준대기조건에서시험대상품을충분히건조시킨후, 사후시험으로서육안검사및대표성 기포발생, 변형등 ) 이없어야한다. (7.2.1) 의평가기준을만족하여야한다. 능시험을실시한다. 4
표 3 내환경성시험의평가기준 ( 계속 ) 시험항목 시험방법 시험조건 평가기준 온도충격시험 7.3.5 사전시험으로서육안검사및을실시한다. 외관손상 ( 파손, 균열, (70±2) 1시간고온저장, (-55±2) 1시간저변형등 ) 이없어야한다. 온저장을 1주기로하여 50주기시험을실시한다. (7.2.1) 의 고온에서저온으로의이동시간은 5분이내로한평가기준을만족하여야다. 한다. (25±2) 2시간안정화후, 사후시험으로서육안검사및을실시한다. 염수분무시험 7.3.6 사전시험으로서육안검사및을실시한다. 소금농도 (50±5) g/l의소금용액을온도 (35±2) 로유지하며 24시간동안분무한다. 레이팅넘버 9 이상이어 강하율은수평채취면적각 80 cm 2 당 (1~3) 야한다. ml/h, ph는 (6.5~7.2) 로유지한다. (7.2.1) 의 소금용액의분무를중단하고시험조내에서 24 평가기준을만족하여야시간동안건조시킨다. 한다. 24시간분무 24시간건조를 1주기로하여 2주기동안반복한후, 사후시험으로서 KS D 9502에서규정한레이팅넘버법에의한판정및을실시한다. 6.3 안전성평가기준안전성시험은수명시험완료후에실시하며, 안전성시험의시험항목별평가기준은표 4에따른다. 표 4 안전성시험의평가기준 시험항목 시험방법 시험조건 평가기준 최대정하중시험 7.4.1 시험편의각부위에스트레인게이지 (350 Ω) 를부착한다. 부하를서서히올리면서최대인장하중의 67 파괴시부하가제품의도 % 까지올려 3초간유지후부하를제거한다. 면상최대부하이상이어 다시부하를최대인장부하의 100 % 까지올야한다. 려 3초간유지후부하를제거한다. 제품에이상이없을시시료가파괴될때까지부하를계속올려, 그때의최대값을확인한다. 5
6.4 수명평가기준시료 3개를 1.5 10 5 사이클까지수명시험하여표 5의평가기준을만족하면, 신뢰수준 95 % 에서 B 0.05 수명 28 800사이클을보장한다. 표 5 수명시험의평가기준 시험항목 시험방법 시험조건 평가기준 수명시험 7.5 시험편의각부위에스트레인게이지 (350 Ω) 를부착한다. 정격부하의 100 % 까지부하를증가 종합성능시험및시킨후다시정격부하의 0.1 % 까지 (7.2.1) 의평가기준을모두만족하부하를감소키는것을 1사이클로하여여야한다. 수명시간동안반복한다. 시료 3개를 1.5 10 5 사이클까지수명 시료 3개를 1.5 10 5 사이클동안수명시험한후, 3개모두고장없고시험을실시한다. 종합성능시험의평가기준을만 수명시험전과완료후에종합성능족하여야한다. 시험을실시한다. 총수명시험시간의 50 % 구간에서을실시한다. 7. 신뢰성평가방법 7.1 시험평가준비방법 7.1.1 시험소환경시험장소의조건에대한별도로규정이없으면 KS A 0006의상온 상습상태에서시험을수행한다. a) 상온 : (20±15) b) 상습 : (65±20) % 7.1.2 시험장치종합성능시험및수명시험장비는그림 2와같이구성한다. 그림 2 종합성능및수명시험장비 6
7.2 종합성능시험방법 7.2.1 변형량측정시험 a) 시험대상품을실제사용조건또는이와동등한조건으로장착한다. b) 시험대상품에각위치에스트레인게이지 (350 Ω) 를장착한다. c) 시험대상품에정격인장하중을인가하여 10초간유지한다. d) 부하를제거하고 50초간유지한다. e) c)~d) 를 5회반복한다. 7.2.2 비파괴시험 a) 시험체의표면을깨끗이전처리한다. b) 침투액을시험표면에도포하여표면에불연속면안에침투액이스며들도록한후 10분간건조한다. c) 불연속면안에스며들어간침투액이외의침투액을제거한다. d) 현상제를시험표면에얇고균일하게도포하여 7분간건조한다. e) 현상시간이지난후표면의이상유무를관찰한다. 7.3 내환경성시험방법 7.3.1 운용가진시험 a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 시험대상품을실제사용조건또는이와동등한조건으로장착한다. c) 그림 3과같이 (10~2000) Hz의주파수범위와 (0.00013~0.02) g 2 /Hz의파워스펙트럴밀도범위에서불규칙진동 (random vibration) 시험을실시한다. d) 3축 (X, Y, Z) 방향에대해각각 3시간시험을실시한후, 사후시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여, 표 3의평가기준을만족하여야한다. 그림 3 파워스펙트럴밀도그래프 7.3.2 저온시험 7
a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 시험대상품을 (-65±2) 의항온조에연속 4시간저장한다. c) 온도를 (-55±2) 로상승시켜 4시간유지한후, 2시간이내에중간시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. d) 온도를 (25±2) 로상승시켜 4시간동안안정화시킨후, 사후시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. 시험 25 온도제어선도 온도 ( ) -55-65 2 4 8 9 13 15 19 21 시험시간 (h) 그림 4 저온시험주기및절차 7.3.3 고온시험 a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 시험대상품을 (80±2) 의항온조에연속 4시간저장한다. c) 온도를 (70±2) 로낮춘다음 4시간유지한후, 2시간이내에중간시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. d) 온도를 (25±2) 로하강시켜 2시간동안안정화시킨후, 사후시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. 온도제어선도 시험 온도 ( ) 80 70 25 0 2 6 7 11 13 15 17 시험시간 (h) 그림 5 고온시험주기및절차 8
7.3.4 습도시험 a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 시험대상품을시험조에설치하고온도 (25±2), 상대습도 (50±5) % 로 24시간동안유지한다. c) 온도 (30±2), 상대습도 (85±5) % 로환경조건을조정하고 4시간유지한다. d) 온도 (50±2), 상대습도 (95±5) % 환경에 6시간유지하고, 환경조건을온도 (30±2), 상대습도 (85±5) % 로낮추어 16시간유지하는것을 1주기로하여, 10주기동안반복한다. e) 표준대기조건에서시험대상품을충분히건조시킨후, 사후시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. 1 주기 9 주기 95 습도제어곡선 시험 85 습도 (%RH) 50 (30±2) (50±2) (50±2) (25±2) (30±2) (30±2) (50±2) 0 24 29 25 30 36 53 37 54 70 71 시험시간 (h) 245 252 269 246 253 그림 6 습도시험주기및절차 7.3.5 염수분무시험 a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 시험대상품을시험조에설치하고, 온도를 (35±2) 로유지한다. c) 시험용소금용액의조제방법은다음을따른다. 1) 소금은 KS M ISO 6353-2(R32) 에규정한특급염화나트륨또는동등이상의것으로한다. 2) 물은 (25±2) 로전도율 20 μs/cm 이하의탈이온수또는증류수로한다. 또한전도율을 1 μs/cm 이하로하는것이바람직하다. 3) 1) 의소금을 2) 의물에녹여서소금농도 (50±5) g/l로조제한다. d) 소금용액온도를 (35±2) 로유지하며 24시간동안분무한다. e) 분무는자유낙하를원칙으로하고분무가직접시험편에가해지지않는방향으로분무노즐을향하도록하여분무의직사를차단하여야한다. f) 소금용액의강하율은수평채취면적각 80 cm 2 당 (1~3) ml/h, ph는 (6.5~7.2) 로유지하여야한다. g) 소금용액의분무를중단하고시험대상품을시험조내에서 24시간동안건조시킨다. h) d)~g) 를 1주기로하여 2주기동안반복한후, 사후시험으로서 KS D 9502에서규정한레이팅넘버법에의한평가및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. 7.3.6 온도충격시험 a) 사전시험으로서육안검사및을실시한다. b) 전원을인가하지않은상태에서시험대상품을항온조에설치한다. 9
c) 온도 (70±2) 에서 1시간고온저장, 온도 (-55±2) 에서 1시간저온저장을 1주기로하여 50 주기시험을실시한다. d) 고온에서저온으로의이동시간은 5분이내로한다. e) 온도 (25±2) 에서 2시간동안안정화시킨후, 사후시험으로서육안검사및 (7.2.1) 을실시하여표 3의평가기준을만족하여야한다. 그림 7 온도충격시험주기및절차 7.4 안전성시험방법 7.4.1 최대정하중시험 a) 시험대상품을시험장비에실제사용조건또는이와동등한조건으로장착한다. b) 시험편의각부위에스트레인게이지 (350 Ω) 를부착한다. c) 부하를서서히올리면서최대인장부하의 67 % 에서 3초간유지한다. d) 부하를제거하고시험대상품을시험장비에서분리하여제품의이상여부를확인한다. e) 이상이없음을확인후시험대상품을다시시험장비에장착하여부하를서서히올리면서최대인장하중값까지올린후 3초간유지한다. f) 부하를제거하고시험대상품을시험장비에서분리하여제품의이상여부를확인한다. g) 시험품에이상이없을경우시험대상품을다시시험장비에장착하여파괴시까지부하를서서히올린다. 그림 8 최대정하중시험 10
7.5 수명시험방법 a) 시험대상품을수명시험장비에실제사용조건또는이와동등한조건으로장착한다. b) 시험편의각부위에스트레인게이지 (350 Ω) 를부착한다. c) 시험장비의적정한준비작업으로로드셀, 속도계등의교정및확인을한다. d) 그림 9와같이시험부하 (F max ) 를인가후부하를제거하여시험부하의 0.1 %(F min ) 를인가하는것을 1사이클로하여 1.5 10 5 사이클동안수명시험한다. e) 수명시험중성능열화를확인하기위해서그림 10과같이수명시험전과완료후에는종합성능시험을실시하여표 2의평가기준을모두만족하여야하며, 수명시험 50 % 구간에서는 (7.2.1) 을실시하여평가기준을만족하여야한다. 그림 9 수명시험주기개념도 성능 종합성능시험 초기성능 (100 %) 종합성능시험 성능평가합격기준 0 % 50 % 100 % 수명시험시간 그림 10 피아노힌지의수명시험개념도 11
신뢰성평가기준 항공기도어용피아노힌지 2011 년 5 월 4 일발행 편집겸 발행인 한국기계연구원장 발행한국기계연구원신뢰성평가센터 427-010 대전광역시유성구신성로 104 (042) 868-7009 Fax (042) 868-7082 http://rac.kimm.re.kr 인쇄 제본 한국기계연구원 이기준에대한의견또는질문은한국기계연구원신뢰성평가센터 ( 042-868-7009) 로연락하여주십시오. 또한신뢰성평가기준은부품 소재전문기업등의육성에관한특별조치법제25조의규정에따라신뢰성기술위원회에서심의되어확인, 개정또는폐지됩니다.
Piano hinge of airplane door Korea Institute of Machinery & Materials Reliability Assessment Center