KR20190070678A

KR20190070678A - 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조

Info

Publication number: KR20190070678A
Application number: KR1020170171438A
Authority: KR
Inventors: 김형석; 김치수
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: KR102014080B1

Abstract

본 발명은, 상기 과제의 해결 수단으로서, 항공기의 날개에 구비된 조종면에 인접하여 구비되는 패널, 날개에 구비된 조종면과 패널 사이의 공간을 커버할 수 있도록 구비되는 러버 실 플레이트 및 패널과 러버 실 플레이트가 포개진 상태에서 패널과 러버 실 플레이트의 관통공에 관통되어 체결되는 체결부를 포함하며, 체결부는 러버 실 플레이트를 소정범위내로 압축하여 체결할 수 있도록 체결양을 제한하는 인서트(insert)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조는 러버 실의 과체결시에도 러버 실 플레이트 또는 패널의 적절한 체결력을 제공할 수 있으므로 정확도가 향상되며 과도한 체결시에도 러버 실 플레이트 또는 패널의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조{RUBBER SEAL PLATE CONNECTING STRUCTURE OF AIRCRAFT}

본 발명은 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조에 관한 것이며, 보다 상세하게는 조향면에 인접하여 설치되는 러버 실 플레이트를 날개 패널 에 결합하는 연결구조에 관한 것이다.

항공기는 날개와 날개에 연결되어 있는 조종면이 구비되며, 조종면의 회전각을 조정하여 항공기의 기동을 제어한다. 항공기의 날개와 조종면 사이에는 조종면의 회전각에 따라 형상이 변화되어 공기의 유동을 변화시킬 수 있도록 러버 실 플레이트가 구비된다.

러버 실 플레이트는 항공기 날개의 패널과 연결되며 서로 다른 소재로 연결되고 교체의 용이성을 위해 볼트 및 너트로 체결된다. 이러한 러버 실 체결구조에 대하여 EP2923943 가 개시되어 있다. 그러나 이러한 볼트 및 너트의 체결시 과도한 체결량으로 체결되는 경우 패널 또는 러버 실 플레이트에 파손이 가해지며, 특히 파손을 인지하지 못하는 경우 비행 중 파손이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

EP2923943 (2015. 9. 30. 공개)

본 발명은 종래의 항공기 날개의 러버 실 플레이트 구조의 체결시 과도한 체결을 방지하고 과도한 체결시 러버 실 또는 패널의 파손을 방지할 수 있는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 항공기의 날개에 구비된 조종면에 인접하여 구비되는 패널, 날개에 구비된 조종면과 패널 사이의 공간을 커버할 수 있도록 구비되는 러버 실 플레이트 및 패널과 러버 실 플레이트가 포개진 상태에서 패널과 러버 실 플레이트의 관통공에 관통되어 체결되는 체결부를 포함하며, 체결부는 러버 실 플레이트를 소정범위내로 압축하여 체결할 수 있도록 체결양을 제한하는 인서트(insert)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조가 제공될 수 있다.

여기서, 인서트는 원통형상의 바디부를 포함하며, 체결부는 볼트와 너트를 포함하여 구성되며, 볼트는 인서트의 바디부에 삽입될 수 있도록 구성되며, 패널은 볼트가 통과할 수 있는 크기의 관통공이 형성되며, 러버 실 플레이트는 볼트 및 인서트가 통과할 수 있는 크기의 관통공이 형성될 수 있다.

또한, 인서트는 볼트와 너트가 체결될 때 러버 실 플레이트 측을 러버 실 플레이트의 두께 방향으로 지지할 수 있도록 외측 반경방향으로 돌출된 림을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 바디부는 볼트와 너트가 조여진 경우 러버 실 플레이트가 소정 범위 이상으로 압축되는 것을 방지하며 러버 실을 지지 할 수 있도록 러버 실의 두께보다 길이가 짧게 구성될 수 있다.

한편, 패널의 관통공은 볼트 헤드와 접촉부분이 테이퍼 진 형상으로 구성되며, 볼트 헤드는 관통공의 테이퍼 진 형상에 대응하여 테이퍼 헤드로 구성될 수 있다.

그리고, 인서트는 볼트와 너트가 임계범위 이상으로 조여지는 경우 패널 및 러버 실 플레이트보다 먼저 파손될 수 있도록 압축강도가 패널 및 러버 실 플레이트보다 낮게 구성될 수 있다.

또한, 패널은 복합재로 구성되며, 인서트는 플라스틱으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조는 러버 실의 과체결시에도 러버 실 플레이트 또는 패널의 적절한 체결력을 제공할 수 있으므로 정확도가 향상되며 과도한 체결시에도 러버 실 플레이트 또는 패널의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 항공기 날개의 일부가 나타난 부분사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'의 부분단면도이다.
도 3은 기존 조립체 과체결시 조립부분의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 연결구조가 적용된 I-I'의 부분단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연결구조의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연결구조의 과체결시 인서트의 기능을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

본 발명은 이하의 도면에서 나타난 구성의 형상에 한정하는 것은 아니며, 설명의 편의를 위하여 일부 또는 전부가 과장되어 표현될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1은 항공기 날개의 일부가 나타난 부분사시도이다. 되시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항공기의 러버 실 플레이트(30) 연결 구조는 날개의 일부인 패널(10)과 조종면(20)을 연결하는 러버 실 플레이트(30)를 연결하도록 구성될 수 있다. 항공기의 조종면(20)은 회전축을 중심으로 회전움직임이 발생하며, 조종면(20)의 회전각에 따라 공기 저항이 달라져 항공기의 동작을 결정하게 된다. 이때 날개 패널(10)과 조종면(20) 사이의 외면에는 조종면(20)의 회전각도에 따라 불연속적인 면이 발생하게 되며, 불연속적인 면이 존재하면 제어 안정성에 영향을 미치게 되므로 러버 실 플레이트(30)가 구비되어 연속적으로 부드러운 외면을 가질 수 있도록 구성된다. 여기서 러버 실 플레이트(30)는 고무재질로 구성되며, 고탄성의 재질로 구성되어 외력에 따라 형상이 변화하도록 구성된다. 러버 실 플레이트(30)는 일단이 날개의 패널(10)에 고정설치되며, 타단이 조종면(20)의 일측에 밀착된다. 다라서 조종면(20)의 조작에 따라서 러버 실 플레이크의 일측이 가압되어 형상이 변화되어 불연속적인 면을 매끄러운 외면으로 커버하게 된다.

도 2는 도 1의 I-I'의 부분단면도이다. 도 2에는 기존 조립체의 단면이 나타나 있다. 패널(10)과 러버 실 구조는 볼트(41)와 너트(42)로 체결된다. 이때 조립된 구조물의 외면이 매끄럽게 구성될 수 있도록 단차를 최소화 하여 구성될 수 있다.

날개의 외면을 구성하는 패널(10)은 일 예로 복합재로 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 패널(10)의 일부는 날개의 프레임에 고정될 수 있다. 패널(10)중 공기와 접촉하는 면을 상면이라 할때, 패널(10)의 하면에 러버 실 플레이트(30)가 밀착되어 고정된다.

러버 실 플레이트(30)는 패널(10)과의 연결부분이 패널(10)의 두께와 동일하게 단차지게 구성되어 패널(10)과 러버 실 플레이트(30)가 연결된 경우 상면이 매끄럽게 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.

볼트(41)는 패널(10)과 러버실을 관통할 수 있도록 구성된다. 패널(10)과 러버 실 플레이트(30)는 볼트(41)가 통과 할 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다. 볼트(41)는 체결시 유격을 최소화 하고 외부의 돌출부를 최소화 할 수 있도록 테이퍼 헤드로 구성될 수 있으며, 패널(10)에는 테이퍼 헤드에 대응하여 관통공의 입구가 경사지게 구성될 수 있다.

러버 실 플레이트(30) 측에는 와셔(43)가 밀착되며, 너트(42)가 체결되어 최종적으로 체결이 완료 될 수 있다.

도 3은 기존 조립체 과체결시 조립부분의 단면을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 너트(42)가 과하게 체결된 경우 러버 실 플레이트(30)를 파고드는 문제가 발생될 수 있다.

러버 실 플레이트(30)는 탄성을 가진 재질로서 강도가 상대적으로 높지 않으므로 너트(42)를 과하게 체결하는 경우 러버 실의 딤플링(dimpling) 현상(화살표)이 발행하게 된다. 체결시 어느 정도의 딤플링 현상은 견고한 체결에 도움이 되나, 과도한 딤플링은 러버 실 플레이트(30)의 변형을 야기하고 극단적으로 러버 실 플레이트(30)의 파손을 가져오게 된다. 또한 러버 실 플레이트(30)가 과도하게 변형되어 있는 경우(화살표로 표시된 부분) 체결시에는 문제가 되지 않지만 비행시에 파손되는 경우 매우 위험한 상황이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 일반적으로 항공기의 볼트(41)와 너트(42)의 체결시는 작업자가 수작업으로 조여가면서 이루어지게 되나, 동일한 토크로 체결하더라도 러버 실 플레이트(30)의 편차에 의해 일부는 과도하게 체결되며, 일부는 느슨하게 체결될 가능성이 있다. 또한 과도하게 체결되더라도 너트(42)와 러버 실 플레이트(30)와의 접촉부분이 파손되거나 변형되는 경우 적절한 토크저항이 발생하지 않게 되어 계속적으로 너트(42)를 조이게 되는 현상이 발생한다. 이와 같은 경우는 토크렌치를 이용하여 적정 토크로 조인다 하더라도 러버 실 플레이트(30)의 연결부분이 파손되는 경우에는 동일하게 발생할 수 있다.

도 3 (b) 및 도 3 (c)를 살펴보면, 기존의 문제점 중 하나인 패널(10)의 딤플링 현상이 나타나 있다. 도시된 바와 달리 과도하게 너트(42)를 조이는 경우 패널(10)의 관통공의 입구가 변형되며 볼트(41)가 함몰되는 현상(화살표로 표시된 부분)이 발생하게 된다. 이는 잠재적으로 패널(10)의 영구적인 손상 또는 잔류스트레스가 발생하게 되어 파손의 위험을 내재하게 되므로 매우 위험한 상태가 된다.

도 4는 본 발명에 따른 연결구조가 적용된 I-I'의 부분단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연결구조의 분해사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패널(10) ?? 러버 실 플레이트(30) 체결 구조는 패널(10), 러버 실 플레이트(30) 및 체결부를 포함하여 구성될 수 있다. 패널(10)은 전술한 바와 같이 항공기의 날개의 외면을 형성하는 구조물이 될 수 있다. 러버 실 플레이트(30)는 전술한 바와 같이 날개의 패널(10)과 조종면(20) 사이의 공간을 커버할 수 있도록 구성된다.

체결부는 볼트(41), 너트(42), 와셔(43) 및 인서트(44)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 볼트(41), 너트(42) 및 와셔(43)의 기능은 일반적으로 널리 쓰이는 구성이므로 이하에서는 인서트(44)의 기능에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

인서트(44)는 볼트(41)와 너트(42)가 체결시 소정범위내로 압축하여 체결될 수 있도록 구성된다. 여기서 소정범위란 볼트(41)와 너트(42)의 사이가 일정간격 이하로 되어 과도하게 조여지는 것을 방지하는 범위를 뜻한다.

인서트(44)는 바디부(441)와 림(442)을 포함하여 구성될 수 있다.

바디부(441)는 원통형상으로 구비되며 내측으로 볼트(41)가 삽입될 수 있도록 구성된다. 바디부(441)의 일단은 패널(10)에 의해 지지될 수 있도록 구성되며, 타단은 와셔(43) 및 너트(42)에 의해 지지될 수 있도록 구성될 수 있다.

바디부(441)의 길이는 러버 실 플레이트(30)를 관통하여 삽입될 수 있도록 구성된다. 바디부(441)의 길이는 러버 실 플레이트(30)의 두께와 관련되어 결정될 수 있으며, 러버 실 플레이트(30)의 두께보다 짧은 길이로 구성될 수 있다. 구체적으로 바디부(441)의 길이는 러버 실 플레이트(30)의 50% 내지 95%의 길이로 구성될 수 있다. 따라서 체결구가 최종적으로 체결된 위치에서 볼트(41)와 너트(42)의 사이 간격이 인서트(44)의 길이에 러버 실 플레이트(30)의 50% 내지 95%의 길이로 제한되므로 러버 실 플레이트(30) 또한 5% 내지 50%로 압축될 수 있다. 한편, 여기서 50%는 러버 실 플레이트(30)가 압축되더라도 파손되지 않는 임계두께를 말하며 95%는 러버 실 플레이트(30)가 비행도중 외력에 의해 이탈하는 것을 방지하기 위한 최소한의 압축력을 말한다. 다만 50% 내지 90%의 예를 들어 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니다. 다만, 인서트(44)의 바디부(441)는 러버 실 플레이트(30)의 두께보다 짧게 구성되어 최소한의 압축력이 제공될 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서 러버 실 플레이트(30)의 관통공은 러버 실 플레이트(30) 자체의 탄성에 의해 늘어날 수 있으므로 패널(10)의 관통공과 동일한 내경을 갖도록 구성될 수 있다. 그러나 관통공의 내경은 이에 한정되는 것은 아니며 바디부(441)가 삽입될 수 있는 다양한 크기로 변형되어 적용될 수 있으며, 패널(10)의 관통공과 다른 내경으로 구성될 수 있다.

림(442)은 인서트(44)의 일단에 외측방향으로 돌출되어 구비되며 체결구의 체결시 러버 실 플레이트(30)를 지지할 수 있도록 구성된다. 림(442)은 러버 실 플레이트(30)를 바디부(441)의 길이방향으로 지지하면서 반대측으로는 와셔(43) 및 너트(42)에 의해 지지될 수 있도록 외측방향으로 소정길이로 연장되어 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 연결구조의 과체결시 인서트(44)의 기능을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 인서트(44)는 임계범위 이상으로 볼트(41)와 너트(42)가 체결되는 경우 패널(10) 또는 러버 실 플레이트(30)의 파손을 방지할 수 있도록 구성된다.

인서트(44)는 볼트(41)와 너트(42)가 임계거리까지 조여지는 경우 그 이상으로 체결되는 것을 방지할 수 있도록 제공되나, 그 이상의 힘이 가해지는 경우 러버 실 플레이트(30) 또는 패널(10)의 파손을 방지할 수 있게 된다. 구체적으로 패널(10)과 러버 실 플레이트(30)보다 더 빨리 파손될 수 있도록 구성된다. 인서트(44)는 플라스틱 재질로 구성되며, 파단강도가 패널(10) 및 러버 실 플레이트(30)보다 낮은 값을 가지는 재질로 구성될 수 있다.

인서트(44)는 작업자가 볼트(41)와 너트(42)의 체결범위를 소정범위를 넘겨 임계범위를 넘어서는 경우까지 조이게 되면 파단이 이루어지고 이를 작업자가 알 수 있도록 구성된다. 따라서 체결구가 과도하게 체결되어 발생하는 도 3과 같은 문제점이 발생하기 전 임계범위를 넘어서는 체결량이 적용되면 인서트(44)가 먼저 파손되어 고가의 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

결국 임계범위를 넘어서는 체결량이 적용되어 인서트(44)가 파손되더라도 작업자는 인서트(44) 만을 교체하여 다시 체결구를 조립하면 되므로 패널(10) 및 러버 실 플레이트(30)의 파손을 방지하면서 효율적이고 정확하게 조립을 수행핼 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예의 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 러버 실 플레이트(30)는 다향한 형상으로 적용 될 수 있다. 본 실시예에서도 인서트(44)는 러버 실 플레이트(30)의 체결부분의 두께보다 다소 작은 길이로 구성되어 체결시 러버 실 플레이트(30)를 가압할 수 있도록 구성된다. 전 실시예에서와 달리 인서트(44)의 림(442)이 볼트(41)에 의해 가압되나 림(442)이 가압되는 부분은 볼트(41), 너트(42) 또는 와셔(43)가 적용 될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 항공기의 러버 실 플레이트(30) 연결 구조는 러버 실의 과체결시에도 러버 실 플레이트(30) 또는 패널(10)의 적절한 체결력을 제공할 수 있으므로 정확도가 향상되며 과도한 체결시에도 러버 실 플레이트(30) 또는 패널(10)의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

10: 패널
20: 조종면
30: 러버 실 플레이트
41: 볼트
42: 너트
43: 와셔
44: 인서트
441: 바디부
442: 림

Claims

항공기의 날개에 구비된 조종면에 인접하여 구비되는 패널;
상기 날개에 구비된 조종면과 상기 패널 사이의 공간을 커버할 수 있도록 구비되는 러버 실 플레이트; 및
상기 패널과 상기 러버 실 플레이트가 포개진 상태에서 상기 패널과 상기 러버 실 플레이트의 관통공에 관통되어 체결되는 체결부를 포함하며,
상기 체결부는 상기 러버 실 플레이트를 소정범위내로 압축하여 체결할 수 있도록 체결양을 제한하는 인서트(insert)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제1 항에 있어서,
상기 인서트는 원통형상의 바디부를 포함하며,
상기 체결부는 볼트와 너트를 포함하여 구성되며,
상기 볼트는 상기 인서트의 바디부에 삽입될 수 있도록 구성되며,
상기 패널은 상기 볼트가 통과할 수 있는 크기의 관통공이 형성되며,
상기 러버 실 플레이트는 상기 볼트 및 상기 인서트가 통과할 수 있는 크기의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제2 항에 있어서,
상기 인서트는,
상기 볼트와 상기 너트가 체결될 때 상기 러버 실 플레이트 측을 상기 러버 실 플레이트의 두께 방향으로 지지할 수 있도록 외측 반경방향으로 돌출된 림을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제3 항에 있어서,
상기 바디부는,
상기 볼트와 상기 너트가 조여진 경우 상기 러버 실 플레이트가 소정 범위 이상으로 압축되는 것을 방지하며 상기 러버 실을 지지 할 수 있도록 상기 러버 실의 두께보다 길이가 짧게 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제4 항에 있어서,
상기 패널의 관통공은 볼트 헤드와 접촉부분이 테이퍼 진 형상으로 구성되며,
상기 볼트 헤드는 상기 관통공의 테이퍼 진 형상에 대응하여 테이퍼 헤드로 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제5 항에 있어서,
상기 인서트는 상기 볼트와 상기 너트가 임계범위 이상으로 조여지는 경우 상기 패널 및 상기 러버 실 플레이트보다 먼저 파손될 수 있도록 압축강도가 상기 패널 및 상기 러버 실 플레이트보다 낮게 구성된 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.
제6 항에 있어서,
상기 패널은 복합재로 구성되며, 상기 인서트는 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기의 러버 실 플레이트 연결 구조.