Guide to Advanced Avionics Technology 항공관련주요장치소개 항공기는동체, 날개, 꼬리날개, 착륙장치등크게 4 부분으로구분된다. 1. 동체 (fuse lage) 동체는비행중항공기에작용하는하중을담당한다. 날개, 꼬리날개, 착륙장치등을장착하는항공기의몸체로서승무원과승객및화물을수용하며, 착륙장치를접어넣을수있는공간이다. 동체의구성품및역할은다음과같다. 스트링거 (stringer, 세로지 ) : 외피의좌굴 (buckling) 을방지한다. 외피 (skin) : 동체에작용하는전단응력을담당하고때로는스트링거와함께압축및인장응력을담당한다. 세로대 (longeron) : 세로방향의주부재로굽힘하중을담당한다. 링 (ring) : 수직방향의보강재로서세로지와합쳐외피를보호한다. 벌크헤드 (bulkhead) : 동체의앞 뒤에하나씩있으며집중하중을외피에골고루분산하고동체가비틀림에의해변형되는것을방지한다. 2. 날개 (wing) 공기역학적으로항공기를뜨게하는양력을발생하며플랩 (flap), 스피드브레이크 (speed brake), 스포일러 (spoiler) 에의해동체에비해모멘트를준다. 날개의구성품및역할은다음과같다. 날개보 (spar) : 날개에작용하는대부분의하중을담당하며굽힘하중과비틀림하중을주로담당하는날개의주구 조부재이다. 리브 (rib) : 공기역학적인날개골을유지하도록날개의모양을만들어주면날개외피에작용하는하중을날개보에전달한다. 스트링거 (stringer) : 날개의굽힘강도를크게하기위해날개의길이방향으로리브주위에배치하여좌굴을방지하며강도를증가시킨다. IT SoC Magazine 34 IT SoC Magazine
날개의가동장치는다음과같다. 슬랫 (slat) : 날개의앞부분에부착하며, 높은압력의공기를날개윗면으로유도함으로써날개윗면을따라흐르는기류의떨어짐을막고최대양력을증가시킨다. 플랩 (flap) : 날개의안쪽뒷전에부착하며, 날개의뒷전을가변식으로하여아래로내림으로써양력을증가시켜이 착륙시비행속도를줄이기위한장치이다. 도움날개 ( 보조날개, aileron) : 날개양끝부분에장착하며, 비행기의옆놀이 (rolling) 모멘트를발생시킨다. 스포일러 (spoiler) : 공중 (flight) 스포일러는항공기자세를조종하거나같이움직여비행속도를감소시키며, 지상 (ground) 스포일러는활주거리를짧게하는브레이크작용을한다. 3. 꼬리날개 (tail wing, empennage) 동체의꼬리부분에부착되어비행기의안정성과조종성을위한것이다. 꼬리날개의구성품및역할은다음과같다. 수평안정판 : 비행중비행기의세로안정성을담당한다. 승강키 (elevator) : 조종간과연결되어비행기를상승 하강시키는키놀이 (pitching) 모멘트를발생시킨다. 수직안정판 : 비행중비행기에방향안정성을담당한다. 방향키 (rudder) : 비행방향을바꿀때사용되며비행기의빗놀이 (yawing) 운동을조종하며페달에연결되어있다. 4. 착륙장치 (landing gear) 항공기가이륙, 착륙, 지상활주및지상에서정지해있을때항공기의무게를감당하고, 진동을흡수하며착륙시항공기의수직속도성분에해당하는운동에너지를흡수한다. 완충장치 착륙시항공기의수직속도성분에의한운동에너지를흡수함으로써충격을완화시켜주기위한장치이다. 고무식완충장치 : 고무의탄성을이용하여충격을흡수한다. ( 완충효율 : 50%) 평판스프링식완충장치 : 강철재의판을다리에사용하며그평판의탄성을이용하여충격을흡수하는형식이다. ( 완충효율 : 50%) 오레오완충장치 : 현재항공기에서가장많이사용하는형식으로항공기가착륙할때받는충격을유체의운동에너지와공기의압축성을이용하여충격을흡수하는장치이다. ( 완충효율 : 70~80%) 착륙장치구조 트러니언 (trunnion) : 착륙장치를동체구조재에연결시키는부분으로양끝은베어링에의해지지되며이를회전축으로하여착륙장치가펼쳐지거나접어들여진다. 토션링크 (torsion link) : 2개의 A자모양으로윗부분은완충버팀대에아래부분은오레오피스톤과축으로연결되어피스톤이과도하게빠지지못하게하고스트럿의축을중심으로안쪽실린더가회전하지못하게한다. 스너버 (snubber) : 센터링실린더가급격하게작동되는것을방지하고지상활주시진동을감쇄시키기위한장치이다. 이퀼라이저로드 ( 제동평형로드, equalizer rod) : 2개또는 4개로구성되며바퀴가전진함에따라항공기의무게가앞바퀴에많이걸리는것을뒷바퀴로옮겨앞 뒤바퀴가같은무게를받도록한다. 브레이크장치착륙장치의바퀴회전을제동하는것으로항공기를천천히이동시키고활주로에서방향을잡아주며착륙후에는항공기의활주거리를단축시켜항공기를정지또는계류시키는데사용된다. 바퀴 항공기를지지하는가장아래부분의장치로타이어를부착할수있는마운트이다. 제동장치, 조향장치등이포함된다. 퓨즈플러그 (fuse plug) : 브레이크의과열등으로타이어안의공기압력및온도가과도하게높아졌을때퓨즈플러그가녹아공기압력이빠져나가므로써타이어가터지는것을방지한다. 타이어 (tire) 고무와철사및인견포를적층하여제작하며일반적으로튜브리스 (tubeless) 타이어를사용한다. 트레드 (tread) : 직접노면과접하는부분으로미끄럼을방지하고주행중열을발산한다. 코어보디 (core body) : 타이어의골격부분으로고압공기에견디고하중이나충격에따라변형되어야하므로내열성이우수한양질의고무를입힌다. 브레이커 (breaker) : 코어보디와트레디사이에있으며외부충격을완화시키고와이어비드와연결된부분에차퍼를부착하여제동장치로부터오는열을차단한다. 와이어비드 (wire bead) : 양질의강선이와이어비드부의늘어남을방지하고바퀴플랜지에서빠지지않도록한다. www.ssforum.org 참고자료 1. 항공기기체 ( 항공기의구조 ), 크라운출판사, 2000 년 1 월 March 2009 35
Guide to Advanced Avionics Technology 항공관련용어쉽게이해하기 동력장치 엔진마운트 (engine mount) 기관의무게를지지하고기관의추력을기체에전달하는구조로서항공기구조물중하중을가장많이받는곳중의하나이다. 방화벽은엔진마운트뒤에위치하여기관의열이나화염이기체로전달되는것을차단하는장치이며, 스테인리스강, 티탄합금재질이다. 나셀 (nacelle) 기체에장착된기관을둘러싼부분을말하며기관및기관에부수되는각종장치를수용하기위한공간을마련하고나셀의바깥면은공기역학적인저항을작게하기위한유선형으로한다. 카울링 (cowling) : 기관이나기관에부수되는보기및엔진마운트나방화벽주위에접근할수있도록떼었다붙였다하는덮개를말한다. 카울플랩 (cowl flap) : 나셀안으로통과하여나가는공기의양을조절하여기관의냉각을조절한다. 공기스쿠프 (air scoop) : 기화기에흡입되는공기통로의입구를말한다. QEC(quick engine change) 엔진 엔진을떼어낼때부수되는계통즉연료계통, 유압선, 전기계통, 조절링키지및엔진마운트등도함께쉽게장탈가능한엔진을말한다. 안티스키드장치 (anti skid system) 항공기가착륙접지하여활주중에갑자 기브레이크를밟으면바퀴에제동이걸려회전하지않고지면과마찰을일으키면서타이어에마찰이생기게되어미끄러진다. 이러한현상을스키드 (skid) 라하는데스키드가일어나면서타이어가부분적으로닳게되어터지는것을방지하는장치이다. 통신장치 플라이트인터폰항공기의통신계통을제어하는시스템으로써운항승무원상호통화와통신항법시스템의오디오신호를각승무원에게분배하여자유로이선택하여청취시키고, 또마이크로폰을통신장치에접속하는기능을가지고있다. 셀콜시스템 (selective calling system) 항공기의부호해독기 (decoder) 는해당항공기의호출부호를수신했을때만챠임 (chime) 이라는호출등의점멸로승무원에게지상으로부터의호출을알리는셀콜시스템 ( 선택호출장치, SELCAL) 이이용되고있다. SELCAL 은 4개의호출음의짜임으로호출부호가정해져있다. 호출음은 A~M까지 16종류의음이결정되어있고이것으로 2,970기의항공기를구별하여호출할수있다. 착륙및유도보조장치 ILS(instrument landing system) ILS 는항공기가활주로에진입할때적정한진입코스를나타내는장치로서다음의 3개의장치로구성되어있다. 로컬라이저수신장치 (localizer receiver, LOC) : 활주로중심선을포함한수직인평면 ( 진입수면 ) 에대해, 진입중인항공기가어떤위치관계에있는지를나타내는장치이다. 글라이드슬롭수신장치 (glide slope receiver, GS) : 진입중인항공기가진입평면에대해어떤위치관계에있는지를나타내는장치이다. 따라서 LOC 도 GS도각각평면상에있는것을지시 하면항공기는진입코스에있음을알수있다. 마커수신장치 (marker receiver, MKR) : 활주로중심선의연장선인활주로끝단에서정해진거리의점에상향으로전파가발사되면진입시에는그전파를수신하여활주로로부터의거리를알수있다. 마커비콘 (marker beacon) 항공기에서활주로까지의거리를알기위해서마커비콘이이용되며, 활주로에가까운쪽에서부터이너마커 (inner marker), 미들마커 (middle marker), 아웃마커 (out marker) 의순으로설치되어있다. 마커수신기의출력은글라이드인터폰에접속되어있고, 400, 1300, 3,000Hz의신호음으로활주로끝에서항공기의위치를나타냄과함께계기판넬에설치되어있는청색, 앰버 (amber), 백색의마커등을점등한다. 전파고도계 (low range radio altimeter) 항공기에는기압고도계에의해고도를알수있으므로그외의고도계는불필요하다고생각하기쉽다. 그러나기압고도계는평균해수면에서의고도를지시하는계기이므로지표면에서의고도를알수는없다. 한편, 항공기의착륙시에필요한정보는대지속도이다. 그래서고안된것이대지고도 (terrene clearance altitude) 를측정하는전파고도계 (LRRA) 로써주로착륙할때이용된다. IT SoC Magazine 항법장치 (position determining) 에리어네비게이션 (RNAV) 고정화되어진현행항공로가가지는문제점을해결하고, 공역의유효이용을도모하기위해고안된것으로임의의항공로를설정하고이위를자유롭게비행가능한항법이다. 지상접근경보장치 (ground proximity warning system, GPWS) 최근의항공기는이장치를대부분탑재 36 IT SoC Magazine
하게되어, 항공기와산악또는지면과의충돌사고를방지하는데중요한역할을한다. 이를위해항공기에전용컴퓨터를탑재하고, 센서에서얻어진입력신호를처리하여, 여러가지지형에따라필요한경보지시를내린다. 전파고도계 항공기에서전파를대지를향해발사하고, 이전파가대지에반사되어돌아오는신호를처리함으로서항공기와대지사이의절대고도를측정하는장치이다. 항공기충돌방지장치 (aircraft collision avoidance system, ACAS) 지상의항공관제에의해항공기의안전거리는엄격히유지되지만, 만일어떤결함으로항공기간충돌가능성이검출되면조종사에대해적절한회피어드바이서리가내려진다. 어디까지나지상관제가우선이고, ACAS 는최후의보조장치이다. 자동비행조정장치 오토파일롯 (auto pilot) 프로펠러항공기시대의오토파일롯은방위, 자세의안정, 비행고도의유지등이주체라서초보적인것에불과했으나, 제트항공기의취항과함께오토파일롯도더욱더발달되었다. 오토파일롯의기본원리는서보 (servo) 시스템이다. 마하트림컴펜세이터 (march trim compensator, MTC) : 제트항공기고유의큰후퇴각때문에고속이됨에따라기수하강경향이강해지므로이를자동적으로보정하려는것이다. 요댐퍼 (yaw damper) : 항공기가더치롤 (dutch roll) 에들어가는것을방지하기위한기능이다. 항공기가요잉 (yawing) 을하면요레이트 (rate) 자이로가신속히검출하여요잉에들어가지않도록콘트롤한다. 더치롤 (dutch roll) : 제트항공기가큰후퇴각을가지고있으므로횡방향및기수방향의안정성이저하되어여기에돌풍이라도불면좌우번갈아흔들림이계속되는현상이다. 싱크로나이제이션 (synchronization) 오토파일롯에서중요한것은인게이지 (engage) 하거나디스인게이지 (disengage) 했을때, 기체에동요를주지않도록잘제어하는것이중요하며이작용을하는회로를싱크로나이제이션회로라고부르고있다. 플라이트디렉터 (flight director) 오토파일롯 (autopilot) 이자동적으로조종면을구동장치로움직여희망하는코스를비행하거나자세, 고도, 방위의제어를하는데비해, 플라이트디렉터는희망하는방위, 고도, 코스에항공기를유도하기위한명령만을한다는것이다. 기타 항공기사고에관한장치 음성기록장치 (cockpit voice recorder, CVR) : 조종사가교신하는통신내용, 조종실내에서의대화, 엔진등의백그라운드노이즈가기록된다. 이장치는비행목적으로엔진이시동된때부터비행이종료한뒤엔진을정지시킬때까지항상작동시켜놓는것을의무화하고있다. 항공기용구명무선기 (emergency locator transmitter, ELT) : 항공기사고에대비하여조난위치를무선으로알리는 ELT 가개발되었다. 오토매틱랜딩시스템 (automatic landing system) 지상의 ILS 로부터의신호를오토파일롯에입력시켜서강하중에항공기의피치 (pitch) 와롤 (roll) 기능을조종한다. 로컬라이저빔 (localizer beam) 과글라이드패스 (glide path) 를따라서항공기는착륙한다. 로컬라이저는활주로와일치된상태를나타내는빔이고, 글라이드슬롭은강하로 (descent path) 를지시해준다. 도살핀 (dorsal fin) 비행기수직꼬리날개부분의날개시위를연장하여동체위의수직방향으로면적이확장된부분. 비행기의방향안정성을증가시킨다. 램효과 (ram effects) 대기중을비행하는비행체에흡입되는공기는공기흡입구에서감속이되면서동압이정압으로전환되어압력이상승하게되 는효과. 램효과의원리를이용하여고압상태의공기에연료를주입하고연소시킨후노즐을통해팽창분사하여추력을얻는기관을램제트기관이라한다. 루프 (loop) 비행기가직선수평비행자세로시작하여수직방향으로원을그리며 360 선회하는비행이다. 마하효과 (mach effect) 물체가천음속이나초음속으로비행할때발생하는효과. 충격파의형성으로공기의압력, 속도, 밀도, 온도가상승한다. 가로세로비 (aspect ratio, AR) 항공기의날개길이 (span) 와시위 (chord) 의비율이다. 가변익 (variable geometry wing) 항공기의고속성능을향상시키기위해서날개의후퇴각을변형시킬수있는날개이다. 가속정지거리 (accelerated stop distance, ASD) 항공기가활주로에서특정한속도로가속하는데필요한거리에서완전히정지할수있는거리까지의차이이다. 가시선침투 (terrain clearance) 비행경로선상의고지와고지를연결하는선보다높은고도로비행하는방법. 통상목표에이르는비행시간을단축하거나지형을횡으로통과할때사용된다. www.ssforum.org 참고자료 1. 항공전자, 도서출판청연, 1993년 3월 2. 항공기기체 ( 항공기의구조 ), 크라운출판사, 2000년 1월 3. 알기쉬운항공기의개념, 명지출판사, 1998년 7월 4. 국방과학기술용어사전, 국방기술품질원, 2008년 11월 March 2009 37
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