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Airfoil의 종류와 항공기에 작용하는 하중에 대하여 설명하시오.

2020학년도 제( )학기 과제물과 목 명항공기 기술영어학 번성 명과 제 명Airfoil의 종류와 항공기에 작용하는 하중에 대하여 설명하시오.평가점수제출일목차서론본론-항공기 airfoil과 공력발생-항공기에 작용하는 하중설명결론-본문내용 요약-참고자료서론It is important to note that the wings of an aircraft allow the aircraft to be lifted into the air by the force obtained by the relative motion with the air. Therefore, the wing section has a special type of hardwired airfoil for generating lift. These wings are attached to the fuselage, flight aids such as landing gear, locomotives, controls and various lift devices are attached to the wing structure, and the interior space is used as a fuel tank. The aircraft has a combination of bending and torsional loads for air forces, gravity, inertia forces and thrust lamps that occur during the flight. Thus, the variation is significant and the design should take into account the structural analytical problems caused by the deformation.Unlike cars and ships, the aircraft's wings allow it to fly in the sky. So the key to the principle of flying is how win the force of gravity and the opposite force of drag is the thrust. Not only aircraft but also cars driving on the road have four forces. But cars don't need lift because they have to run on the ground. Rather, negative forces are needed to increase friction with the ground in order to speed up.본론Gravity and drag are called air power, which is defined by mechanical forces created by the interaction of objects with air through the air. Thus, a stationary object has no air power, but an object that moves even a little in the air inevitably generates air power. In particular, to understand the principles of flight, one must understand the principles of generating air power.aerodynamic force depends on the aircraft's speed and airflow characteristics, the size and shape of the wings, etc. The maximum lift and the minimum drag of the aircraft can make an economical flight, so the shape of the aircraft is specially designed as well as airfoil. When an aircraft flies in the air, the air powerthinner, or the larger the Reynolds, the narrower and deeper the drag bucket.The front of all airfoil, called supersonic airfoil, is an airfoil made to reduce tidal drag in a sharp shape, such as a blade, where the airfoil is placed in the supersonic flow, resulting in a change of pressure as the airfoil creates shock waves. It gets smaller as the airfoil's front is pointed and thinner.In the airfoil of the high-speed aircraft is the laminal flow airfoil mentioned above. This is an airfoil with a position of maximum thickness near the center so that the drag coefficient is reduced and that the flow of the front part remains stratified when the angle of reception is small. Next, the peak airfoil is the airfoil that sharpened the pressure distribution at the front of the protest to curb the increase in drag caused by the outbreak of shock waves. Finally, the super critical airfoil is an airfoil that expands the supersonic area around the wing to weaken the shock waves, thus suppressing t lift that is increased or decreased by the change in angle of receiving than the lift generated by the curve of the wing.These two forms of lift are often described by blowing paper through the mouth.Hold the corner of the paper like A4 close to your mouth, blow your breath into the bottom part of the paper, and the paper will pop up. This is when the paper comes up by Newton's law. And even if you blow the wind over the top of the paper, the paper also floats upward. This is explained by Bernoulli's theorem.The magnitude of the lift is proportional to the amount of air flowing over a given period of time; as the speed increases, the lift increases, and in the high air with low air density decreases.3) ThrustThrust is the force that pushes the gas forward. The thrust is obtained from the engine, and in the case of a horizontal flight, the thrust acts in a direction that is largely similar to the direction of flight. The thrust direction, strictly speaking, does not correspond to the das being struck by the air, the higher the drag, and the lower air density the drag is. The higher the lift, the higher the drag, the higher the drag.Thrust and drag are closely related to speed. When the thrust is greater than the drag, the velocity of the gas is higher and vice versa when the thrust is less than the drag. However, since drag is proportional to the amount of air flowing per hour, the amount of air flowing in the unit time decreases and vice versa, so the thrust and drag are balanced at a constant thrust, which results in a constant steady velocity.Of course, the above is the story of the airplane flying in a straight horizontal flight, and as the attitude of the gas changes, the relationship of these four forces changes.For example, if you bank a gas under the same conditions, the amount of lift will be reduced by that amount, and the altitude will be reduced. To make up for this, you have to pull the stick to increase its lift. The larger the bank angle of the gas, ting

공학/기술| 2020.05.22| 7페이지| 1,000원| 조회(141)

항공기, 하중, airfoil, 기술영어

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항공기용 복합재료에 대하여 서술하시오.

2020학년도 제( 2 )학기 과제물과 목 명항공기재료학 번성 명과 제 명항공기용 복합재료에 대하여 서술하시오.평가점수제출일목차서론복합소재란본론복합 재료의 장점강화재혼합복합소재모재결론 및 참고자료서론복합 소재란복합 소재란, 두 종류 이상의 물질을 인위적으로 결합하여, 각각의 물질 자체보다 뛰어난 성질이나 아주 새로운 성질을 가지게 만들어진 재료를 말한다. 근래에 와서 항공기 연료비의 절감과 성능 향상을 위하여 기체 구조물의 높은 강도와 경량화가 요구됨에 따라, 금속 재료보다 가볍고 강도가 높은 많은 종류의 새로운 복합 소재들이 개발되었다. 이들 다양한 복합 소재는 헬리콥터, 전투기 및 대형 민간 여객기에 널리 사용되고 있으며, 그 사용 범위와 사용량도 더욱더 증가하고 있다. 일반적으로, 복합재료는 기체 구조물에 걸리는 하중과 응력을 이겨내는 고체 형태인 강화재와, 이들을 결합시키는 액체 형태인 모재로 구성되어 있다.복합 소재에 쓰이는 강화재와 모재의 종류는 매우 다양하다. 그러나 항공기의 소재로 많이 사용되는 강화재에는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 보론 섬유 및 세라믹 섬유 등이 사용되고 있다. 또, 모재에는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 금속, 세라믹 등이 많이 사용되고 있다.본론복합 재료의 장점복합재료의 장점은 먼저 무게당 강도 비율이 높다. 알루미늄을 복합 재료로 대체하면 약 30% 이상의 인장, 압축강도가 증가되고, 약 20%이상의 무게 경감 효과가 있다. 그리고 복합 재료는 복잡한 형태나 공기 역학적인 곡선 형태의 제작이 쉽다는 장점이 있다. 또 일부의 부품과 파스너를 사용하지 않아도 되므로 제작이 단순해지고, 비용이 절감된다. 복합재료는 유연성이 크고, 진동에 강해서 응력의 문제를 해결하며 부식이 잘 되지 않고 마멸이 쉽게 이루어 지지 않는 장점이 있다.강화재복합 재료를 제작할 때에 사용되는 강화재의 대표적인 형태는 입자형과 섬유형이 있지만, 항공기 부품에 사용되는 복합 재료는 주로 섬유형 강화재를 사용한다. 모재에 강화재를 결합시킬 때 복합 소재 구조에 기본적인 강도를 주게 된다. 일반적으로 많이 사용되는 강화재는 다섯종류가 있다. 이들은 서로 조합하여 사용할 수 있고, 특별한 형태의 천으로 짤 수도 있으며, 견고한 겹치기 형태로 결합하거나 다양한 모재와 단순하게 결합시킬 수도 있다. 독특한 복합 소재의 결합은 특수한 장점을 얻을 수도 있다.그림 1. 유리섬유강화재의 첫 번째로 유리섬유는 무기질 유리를 고온에서 용융, 방사하여 제조한다. 내열성과 내화학성이 우수하고, 값이 저렴하여 강화 섬유로서 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 다른 강화 섬유보다 기계적 강도가 낮아, 일반적으로 레이돔이나 객실 내부 구조물 등과 같은 2차 구조물에 사용된다. 유리 섬유의 형태는 밝은 흰색의 천으로 식별할 수도 있고, 첨단 복합 소재중 가장 경제적인 강화재이다.그림2. 탄소섬유다음으로 탄소 섬유는 피치, 레이온 또는 폴리아크릴로니트릴과 같은 유기 섬유를 탄화시켜서 제조하며, 열처리하여 흑연화 시킨 것을 탄소 섬유라고 한다. 이 섬유는 열팽창 계수가 작기 때문에, 사용 온도의 변동이 크더라도 치수 안정성이 우수하다. 그러므로 정밀성이 필요한 항공 우주용 구조물에 이용되고 있다.또, 강도와 강성이 높아 날개와 동체 등과 같은 1차 구조부의 제작에 쓰인다. 그러나 탄소 섬유는 알루미늄과 직접 접촉할 경우에 부식의 문제점이 있기 때문에 특별한 부식 방지 처리가 필요하다. 보통 한겹의 유리 섬유를 탄소 섬유와 알루미늄이 접촉되는 사이에 끼워 넣고, 알루미늄은 양극처리, 프라이밍 처리, 페인트 처리 등을 한다. 탄소 섬유는 미국에서는 그라파이트, 유럽에서는 카본이라고 부르고 있다. 검은색 천으로 식별할 수 있다.다음으로 아라미드 섬유는 고분자 합성에 의해 제조된 유기 섬유의 일종으로서, 아라미드 섬유를 많이 생산하고 있는 듀퐁사의 등록 상표 이름을 따서 케블러라고도 부른다. 다른 강화 섬유에 비하여 압축 강도나 열적 특성은 나쁘지만, 높은 인장 강도와 유연성을 가지고 있으며, 비중이 작기 때문에 높은 응력과 진동을 받는 항공기의 부품에 가장 이상적이다. 또, 항공기 구조물의 경량화에도 적합한 소재이다. 주로 경항공기나 헬리콥터에 많이 사용되었으나, 최근에는 대형 항공기의 2차 구조 부재에도 사용량이 늘고 있다. 노란색 천으로 식별이 가능하다.보론 섬유는 텅스텐의 얇은 필라멘트에 보론을 침전시켜서 만든다. 이렇게 만들어진 섬유는 약 0.004인치의 지름으로 양호한 압축 강도, 인성 및 높은 경도를 가지고 있다. 보론은 작업할 때 위험성이 있고, 값이 비싸기 때문에 민간 항공기에는 잘 사용되지 않고 일부 전투기에 사용되지만, 그 사용량이 점차 줄어들고 있다. 많은 민간 항공기의 제작사는 보론대신 탄소섬유와 아라미드 섬유를 이용한 혼합 복합소재를 사용하고 있다.마지막으로 세라믹 섬유는 높은 온도의 적용이 요구되는 곳에 사용된다. 이 형태의 복합 소재는 온도가 1200‘C(2200’F)에 도달할 때까지도 대부분의 강도와 유연성을 유지한다. 우주 왕복선의 꼬리 부분도 특수한 세라믹 복합 소재로 만들어져 열저항이 높고 열의 분산이 빠르다. 항공기의 방화벽은 열의 분산을 빠르게 하기 위해서 세라믹 섬유의 복합 소재가 사용되기도 한다. 세라믹 섬유는 간혹 금속 모재로 사용되기도 한다.혼합 복합소재항공기의 제작사는 부품을 설계할 때 강도를 고려하고, 비용을 줄이기 위해서 서로 다른 형태의 섬유를 혼합하여 만든 혼합 복합소재에 의해서 필요한 부품을 만든다. 서로 다른 물질들은 새로운 섬유의 특성을 얻기 위해 결합된다. 예를 들면, 아라미드와 탄소 섬유를 결합시키면 아라미드의 유연성과 탄소 섬유의 견고성을 동시에 만족시켜 주는 기체 구조 부재를 생산할 수 있다. 다른 예로는, 아라미드와 유리 섬유를 결합 시키면 값이 싼 고강도의 재질을 만들 수 있다. 오늘날 항공 분야에서는 혼합 복합 소재의 구조 부재를 만드는 데 일반적으로 인트라 플라이 혼합재, 인터플라이 혼합재, 선택적 배치와 같은 세가지 방법이 사용되고 있다.먼저 인트라 플라이 혼합재는 천을 생산화 하기 위하여 2개 혹은 그 이상의 보강재를 함께 사용하는 방법이다. 최종적인 구조의 강도는 사용된 각 섬유의 비율에 의해 결정하도록 설계되어 있다. 인터플라이 혼합재는 두 겹 혹은 그 이상의 보강재를 사용하여 서로 겹겹이 덧붙이는 형태이다. 각 겹은 서로 다른 재질이고, 한 방향 혹은 두 방향형태의 직물이 사용되고 있다.마지막으로 선택적 배치는 섬유를 큰 강도, 유연성, 비용 절감등을 위해서 선택적으로 배치하는 방법이다.모재복합 재료에서 모재의 역할을 섬유를 완전히 둘러싸서 강도를 주고 응력을 전달하며, 습기나 화학 물질로부터 강화재를 보호하는 데 있다. 복합 소재의 강도는 열쇠는 모재가 보강재에 응력을 전달하는 능력에 달려 있다. 첨단 복합 소재는 다양한 제조 기술을 이용함으로써 새로운 보강재와 모재 방식을 적용하여 개발된 복합 소재이다.초기에는 폴리에스테르 모재 방식이 사용되었다. 폴리에스테르 수지는 페어링, 스피너와 트림과 같은 비구조물에 유리 섬유와 함께 많이 사용되었다. 과거에 폴리에스테르 모재와 유리 섬유 보강재를 사용한 복합소재는 1차 구조 부재의 제작에 사용하기에는 강도가 불충분했고, 취성이 강하였다. 최근에 개발된 항공기용 모재 방식은 에폭시 수지이다. 수지 모재로는 수지와 경화 매개체인 촉매제 또는 하드너라고 부르는 두 파트로 구성되어 있다.수지 모재계는 플라스틱의 형태이다. 일반적으로 플라스틱은 열가소성과 열경화성의 두 가지가 있다.두가지 모재계의 차이점은 열가소성 수지는 부품의 형태를 열을 가해서 만들지만 이 형태가 영구적인 것이 아니라 다시 열을 가하면 다른 형태로 바꿀 수가 있으나, 열경화성 수지는 열을 가해서 성형을 하고 나면 그 형태가 영구적으로 남는다는 점이다. 열 가소성 수지는 주로 비구조물에 쓰이고, 대부분의 기체 구조용으로는 열경화성 수지의 두종류인 에폭시 수지계가 많이 쓰인다.에폭시 수지계는 뛰어난 접착력과 강도, 높은 습기와 화학적 저항성으로 널리 알려져 있다. 이것은 복합 소재의 부품에 금속 부품을 접착시키는 것과 같은 이질 재료와 비가공성 재질의 접착에 매우 효과적이다. 접착 품질은 접착 방법이나 표면 상태의 준비에 달려있다. 각 수지계는 높고 낮은 온도, 강직성, 유연성, 경화 시간 및 그 밖의 특성에 따라 다양하게 사용할 수 있도록 각각 다르게 고안되었다. 예를 들면, 카울링에는 고온에 견디는 에폭시 수지계를 사용하고, 조종면에는 굽힘 응력에 견디는 에폭시 수지계를 사용한다. 두 부품 모두 첨단 복합 소재로 만들었지만, 목적과 에폭시 수지계의 화학적 구성비가 다르고, 제작된 구조 부재 역시 다른 특성을 지닌다. 수지와 촉매제를 혼합하는 경우에 수지계를 적절히 섞는것이 중요하다. 만약, 충분히 섞지 않고 사용하면 필요한 강도를 기대할 수가 없다. 수지계의 각성분은 섞기 전에 정확한 무게를 측정해야 하며, 절대로 양을 측정하여 섞어서는 안된다. 만약 냉장고 안에 보관해둔 수지계를 사용해야할 경우에는, 냉각된 수지는 실내 온도에 보관된 수지보다 무게가 더 나가기 때문에 반드시 실내 온도를 높여준 다음에 무게를 측정하여 섞어야 한다. 저울의 표면이나 추는 항상 깨끗이 하고, 정기적으로 정밀도를 측정해서 항상 정확성을 유지해야 한다.

공학/기술| 2020.05.22| 6페이지| 1,000원| 조회(360)

복합재료, 항공기재료, 복합소재, 모재, 강화재

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뉴턴의 법칙에 대하여 서술하시오. (항공 공업역학)

2020학년도 2학기 과제물과 목 명공업역학과목교수명학 번성 명과 제 명뉴턴의 법칙에 대하여 서술하시오.평가점수제출날짜목차서론본론-뉴턴의 법칙의 역사적 배경--뉴턴의 제 1법칙--뉴턴의 제 2법칙--뉴턴의 제 3법칙-결론뉴턴의 제1-3법칙 요약-참고자료-서론고전역학에서,?뉴턴 운동 법칙(Newton運動法則,?Newton's laws of motion)은 물체의?운동을 다루는 세 개의?물리 법칙이다.?아이작 뉴턴이 도입한 이 법칙들은?고전 역학의 바탕을 이룬다. 지금부터 본론에서는 이 세 개의 물리법칙에 대해서 다루어 보도록 하겠다.본론역사적 배경중세를 거치면서?임페투스라는 관성과 유사한 개념이 도입되었다.?갈릴레오 갈릴레이는 17세기 초에 관성의 개념을 완성하고, 실험을 통해 오늘날 뉴턴 제1 운동 법칙으로 불리는 관성의 법칙을 증명하였다.오늘날의 세 개의 뉴턴 운동 법칙은?아이작 뉴턴이 1687년에 《자연철학의 수학적 원리》 제1권에 처음 서술하였다. 뉴턴은 이 책에서?만유인력의 법칙과 뉴턴 운동 법칙을 사용하여?케플러 법칙을 비롯한 당시 알려진 모든?천체역학을 수학적으로 유도하였다. 뿐만 아니라, 뉴턴의 운동법칙은 처음으로 회전체의 운동,?유체?안에서의 운동,?발사체의 운동,?빗면에서의 운동,?진자의 운동,?조석,?달과?천체의 궤도와 같은 물리학적 현상들에 대한 광범위한 설명을 가능하게 하였다. 또한, 뉴턴이 제2법칙과 제3법칙을 써서 유도한?운동량?보존법칙은 물리학사상 최초의?보존법칙으로 여겨진다.뉴턴의 법칙들은 200년이 넘게 실험과 관측을 통해 입증되어 왔다. 이 법칙들은 인류의 척도(10?6~104m의 길이에서 0~108m/s의 속도를 갖는 척도)에서 일어나는?운동학을, 관측 결과보다 더욱 정확하게 설명해 주고 있다. 즉, 대략 모든 속도들이?빛의 속도의 1/3 이하라면 뉴턴의 법칙은 대부분의 경우 그 오차를 무시할 수 있는 정도로 정확하다.제1법칙: 관성의 법칙제1법칙은?관성의 법칙이나?갈릴레이의 법칙으로도 불린다.물체의?질량 중심은 외부 힘이 작용하지 않는 한 일정한?속도로 움직인다.즉, 물체에 가해진 알짜힘이 0일 때 물체의?질량 중심의 가속도는 0이다.제1법칙은 단순히 제2법칙에서 알짜힘이 0인 경우를 설명하는 것이 아니다. 근본적으로 제2법칙과 제3법칙이 암묵적으로 가정하는?기준틀의 개념을 정의한다. 이러한 기준틀은?관성기준틀이라고 부르며, 가속도가 0인 상태로 등속 직선 운동을 하는 관찰자의 기준틀이다.?등속 원운동은 등속력 운동이지만 속도의 방향이 바뀌므로?지구와 같은, 등속 원운동을 하는 관찰자의 기준틀은 엄밀히 말해 관성기준틀이 아니다. 그러나 지구의 운동으로 인한 오차는 (지구의 궤도 및 크기가 매우 크므로) 일반적인 실험에서는 무시할 수 있을 정도로 작다.갈릴레오 갈릴레이는?빗면을 따라 공을 굴리는 실험을 통해 만약?마찰력이 무시할 수 있을 정도로 작다면 외부 힘이 가해지지 않는 모든 물체는 일정한 속도로 움직인다는 사실을 증명하였다. 즉, 가만히 있는 물체는 (외부 힘이 가해지지 않는 이상) 계속 가만히 있고, 일정한 속도로 움직이는 물체는 계속 그 속도로 움직이게 된다.?아리스토텔레스의 이론으로부터 갈릴레이의 이론(뉴턴의 제1법칙)으로 생각이 전환된 것은 물리학의 역사에 있어서 가장 심오하고 중요한 발견이라 할 수 있다. 우리의 일상에서,?마찰력은 모든 움직이는 물체에 작용하여 물체를 느리게 하고 결국엔 정지하게 만든다.?아이작 뉴턴은 모든 물체의 운동을 이끌어내는 원인을 힘으로 보고, 이에 기반을 둔 수학적 모형을 제시하였다.제1법칙: 관성의 법칙의 예이불을 두드리는 경우망치 자루를 바닥에 치는 경우흙을 퍼서 던지는 경우달리다가 급브레이크를 밟을 때 앞으로 쏠리는 경우뛰어 가던 사람의 발에 돌부리가 걸려 넘어지는 경우버스가 갑자기 출발하는 경우제2법칙: 가속도의 법칙물체의?운동량의 시간에 따른 변화율은 그 물체에 작용하는 힘과 (크기와 방향에 있어서) 같다.다시 말해, 물체에 더 큰 알짜 힘이 가해질수록 물체의 운동량의 변화는 더 커진다. 한 물체 A가 다른 물체 B에 힘을 가하면 이에 따라 B의 운동량을 바꿀 수 있다. (제3법칙에 의하여, 이런 경우는 A의 운동량이 감소하는 만큼 B의 운동량이 증가하므로, 두 물체가 힘을 통해 운동량을 서로 교환한다고 생각할 수 있다.)제2법칙을 수식으로 쓰면 다음과 같다.식 : 뉴턴의 제 2법칙 가속도 법칙 수식만약 물체의 질량 m이 변하지 않는다면 다음과 같이 쓸 수 있다.여기서 F는 물체에 작용하는 알짜 힘이고, m은 물체의 질량이며, a는 물체의 가속도 이고, v는 물체의 속도이며, p=mv은 물체의 운동량으로 정의된 물리량이다.위의 방정식에서 물체의 질량은 물체 고유의 성질이다. 일정한 질량?m을 가진 물체에 대해서만, 그 물체에 더 큰 알짜 힘을 가할수록 운동량의 변화가 커진다. 그러므로 이 방정식을 통해 간접적으로 질량의 개념을 정의할 수 있다.또한?F?=?ma에서,?a는 직접 측정이 가능하지만?F는 측정할 수 있는 물리량이 아니다. 제2법칙은 단지 우리가?F의 값을 계산할 수 있다는 것만을 의미할 뿐이다. 이러한 힘의 계산법은 뉴턴의?만유인력의 법칙?또한 포함하고 있다.하지만 물체의 질량이 변할 수 있다면 F=ma을 적용할 수 없고, 좀더 일반적인 다음과 같은 식을 쓴다.운동량을 와 같이 표시하는 경우 이 방정식은 특수 상대성 이론에서도 유효하다.제3법칙: 작용과 반작용의 법칙물체 A가 다른 물체 B에 힘을 가하면, 물체 B는 물체 A에 크기는 같고 방향은 반대인 힘을 동시에 가한다.전통적으로, 제3법칙은 "모든 작용에 대해 크기는 같고 방향은 반대인 반작용이 존재한다"라고 쓴다.이 설명들은, 누군가가 물체를 200 N의 힘으로 때리면 그 물체 또한 같은 힘으로 그 사람을 때린다는 결과를 내포하고 있다. 예를 들어, 행성만?항성에 이끌리는 것이 아니라 항성 또한 행성에 이끌리고 있다. 반작용력은 작용의 반대 방향을 가지고, 그 크기는 동일하다. 하지만 작용력과 반작용력이 항상 일직선상에 위치할 필요는 없다. 두 쌍극자가 점전하와 쌍극자를 잇는 선에 수직하게 위치한 경우, 점전하가?전기 쌍극자에 가하는 힘을 예로 들 수 있다. 그 힘이 점전하와 쌍극자를 잇는 선에 수직인 경우 점전하에 대한 반작용력은 반대 방향을 취하겠지만, 작용력과 반작용력이 서로 평행한 경우에는 공간 내에서 서로 겹쳐지지 않게 된다.힘은 운동량의 시간 변화율이므로, 제3법칙에 따르면 A의 운동량이 줄어드는 만큼 B의 운동량이 늘어나게 된다. 즉,?계의 총?운동량의 보존을 의미한다. 반대로, 운동량 보존 법칙으로부터 제3법칙을 유도할 수 있다.때때로?전자기력에서는 제3법칙이 성립하지 않는 것처럼 보이는 경우가 있다. 즉, 물체 A가 B에 가하는?로런츠 힘은 B가 A에 가하는 힘과 일반적으로 다르다. 이는 A와 B가 생성하는?전자기장

공학/기술| 2020.05.22| 6페이지| 1,000원| 조회(259)

작용 반작용, 공업역학, 뉴턴의 법칙

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전동기 및 발전기의 원리와 구성요소에 대한 특성

2020학년도 제( 2 )학기 과제물교과목명전자전기개론학 번성 명제 목전동기 및 발전기의 원리와 구성요소에 대한 특성평가점수제출일목차- 서론-전동기란-발전기란- 본론-전동기의 종류와 원리와 구성요소에 대한 특성-발전기의 종류와 원리와 구성요소에 대한 특성-결론-본론 내용 요약과 조사하며 느낀점서론발전기의 모습먼저 전동기란, 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 기계이며, 모터(Motor)라고도 한다. 거의 대부분이 회전운동의 동력을 만들지만, 직선 운동의 형식으로 하는 것도 있다. 전동기는 전원의 종별에 따라 직류전동기와 교류전동기로 구분된다. 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분된다. 3상 교류용은 1kW정도 이상부터 수천 kW까지, 그리고 드물게는 1만kW를 넘는 대형기가 있으며, 단상은 수백kW 이하의 소형기에 채용 되고 있다. 그리고 발전기란 발전기는 말 그대로 전기를 만드는 기계이다. 기계적 에너지를 우리가 쓰기 위해 전기적 에너지로 변환을 시키는데 우리가 사용하는 거의 모든 전기가 발전기로 만들어 진다. 그 크기는 효율성은 거의 없지만, 한손으로 쥘 수 있을 만큼의 발전기부터 집보다 큰 발전기에 이르기까지 매우 다양하다. 발전기는 크게 직류(DC)발전기와 교류(AC)발전기로 나뉘어 지는데 교류발전기에서 나오는 전류는 1초 동안에 흐르는 방향이 여러번 바뀌고, 직류발전기에서 나오는 전류는 항상 한 방향으로만 흐른다. 이제 본론에서 앞의 전동기와 발전기를 자세하게 설명할 것이다.본론전동기의 모습먼저 전동기의 종류와 원리에 대해 알아보았다. 전동기에는 먼저 직류전동기가 있다. 직류전동기는 자기장중에 놓인 도체에 직류 전류를 흘리면 플레밍의 왼손 법칙에 의해 도체에 전자력이 발생하여 회전하게 되는 원리를 사용한다. 이는 고정자와 회전자로 구성되어 있으며, 고정자는 계자극과 프레임으로 되어있으며, 계자극은 대개 스크류나 볼트로 프레임에 고정되어있고, 회전자는 전기자와 정류자 및 브러쉬로 구성되어있다. 계자극이 자기장을 형성하는 방법에 따라서 Wound-field motor와 Permanent motor로 분류할 수 있다. Permanent motor는 계자극으로 영구자석을 사용하며, Wound-field motor는 계자극으로 계자철심과 계자권선으로 구성된 전자석을 사용한다. 이 직류전동기는 동일 방향의 회전 토크를 계속 얻기 위해서 외부에서 공급되는 직류 전류를 전동기 내에서 전기자가 180도 회전할 때마다 전류의 방향을 전환 시켜주어야 하며, 이 역할을 하는 것이 정류자와 브러쉬이다. 고정된 브러쉬에 정류자가 면접촉을 하면서 회전하게 되므로 브러쉬와 정류자에서 마모, 분진 및 소음이 발생하며, 정류자가 더러워지게 된다. 직류전동기는 기관의 시동, 조종면의 작동을 위한 서보모터, 다이너 모터 및 인버터를 구동하는데 사용한다. 그리고 이 직류 전동기에는 직권 전동기와 분권 전동기와 복권 전동기가 있는데 먼저 직권 전동기는 계자극 권선과 전기자 권선이 직렬로 연결된 직류전동기이며, 기동 토크가 크고, 부하가 적어지면 속도는 상승하여 완전 무부하로 되면 속도가 무한에 가까워져서 위험해질 수 있다. 이 직권 전동기는 변속도 특성 때문에 제어용으로는 부적합하고, 경항공기의 시동기, 착륙장치, 카울 플랩등을 작동하는데 사용한다. 다음으로 분권 전동기는 계자극권선과 전기자 권선이 병렬로 연결된 직류전동기이다. 이는 부하변동에 따른 속도 변화가 적다. 이를 정속도 특성이라 한다. 이 특성 때문에 일정한 회전속도가 요구되는 인버터 등에 사용된다. 마지막으로 복권 전동기는 전기자 권선과 직렬 및 병렬로 연결된 계자극 권선을 가지고 있으며, 가동복권 전동기와 차동복권 전동기가 있다. 이는 선풍기, 원심펌프, 전동기-발전기를 작동하는데 사용한다.그리고 전동기는 다음으로 교류전동기가 있다. 이 교류전동기는 직류전동기 보다 효율이 좋기 때문에 경제적인 운전을 할 수 있으며, 직류에 비하여 작은 무게로 많은 동력을 얻을 수 있으므로 대형 제트 항공기에 많이 사용한다. 교류전동기에는 먼저 만능 전동기가 있다. 만능 전동기는 교류와 직류를 겸용으로 사용할 수 있는 것으로 진공청소기, 전기 드릴등에 이용된다. 그리고 유도전동기가 있는데 이는 고정자와 회전자로 구성되어 있으며, 고정자 권선이 삼상인 것과 단상인 것이 있다. 삼상 고전자 권선에 교류가 흐를 때 발생하는 회전자기장에 의해서 회전자에 토크가발생하여 전동기가 회전하게 된다. 그러나 단상 고정자 권선에서는 교류가 흐르면 교번자기장만이 발생되어 회전자에 기동 토크가 발생하지 않아서 별도의 기동장치가 필요하게 된다. 직류전동기가 정류기를 통하여 전원에 연결되는 것과는 달리 유도전동기는 전원에 바로 연결된다. 그리고 직류전동기가 브러쉬를 필요로 하는것과 달리 대부분의 유도전동기는 브러쉬가 없고 세계에서 가장 많이 사용되는 전동기이다. 이는 작동특성이 좋기 때문에 시동이나 계자 여자에 있어 특별한 조치가 필요하지 않고, 부하 감당 범위가 넓어 대형항공기의 비교적 작은 부하의 작동기로 사용된다. 마지막으로 동기전동기는 고정자와 회전자로 구성되어 있으며 고정자는 유도전동기의 고정자와 같으나, 회전자는 자극과 여자권선으로 되어있으며, 이 권선에 브러쉬를 통하여 직류 전류를 공급하여 자극을 여자하게 된다. 즉 고정자 권선에는 흐르는 교류에 의하여 발생되는 회전자기장 속에서 직류 전류에 의하여 여자된 회전자에 토크가 발생하여 회전하게 된다. 이는 일정한 회전수가 필요한 기구에 사용되며, 항공기에서는 기관의 회전계(tachometer)에 이용한다.직류발전기의 구조다음으로 발전기의 원리와 종류에 대하여 알아 볼 것이다. 발전기(electric generator)는?역학적 에너지를?전기?에너지로 변환하는 장치이다. 일반적으로?전자기 유도를 이용한다. 발전기 동작의 기본원리는 전동기의 원리와 같이 앙페르 법칙과 패러데이의 유도 법칙이다. 따라서 전기에너지의 역변환은 전동기로 수행되며 모터와 발전기는 많이 흡사하다. 원리적인 구분으로 직류발전기, 교류발전기 등이 있다. 역학적 에너지의 근원은 터빈엔진,?터빈?또는?수차를 통해 떨어지는 물, 내부 연소 엔진, 바람 터빈, 태양 또는 태양에너지, 압축공기 등이 있다. 이 발전기에는 먼저 직류 발전기가 있다. 이 직류 발전기는 교류발전기의 슬립링 대신 2조각의 정류자 편을 연결한다. 코일의 양 끝을 각각 정류자 편에 한쪽씩 연결하고 양쪽에 브러시를 접촉시켜 직류 전류를 얻는다. 직사각형의 코일이 자기장 내에서 회전을 할 때 발생하는 전류는 교류이지만 슬립링 대신 정류자편을 사용하면 코일이 회전하여 자리를 서로 바꾸어도 브러시는 항상 고정된 위치에서 정해진 코일과 접촉하므로 얻어지는 전류는 방향이 바뀌지 않는 직류가 되는 원리를 사용한 발전기이며 종류에는 직권형 직류 발전기, 그리고 분권형 직류 발전기, 복권형 직류 발전기가 있다. 이 직류 발전기의 단점이 있는데 먼저 회전 속도 범위가 제한적이다. 정류장치인 정류자는 작동 중 브러쉬와 마찰하여 회전한다. 허용 최대회전속도를 초과하면 정류자가 과열되고 브러쉬의 수명이 현저하게 단축되며 전기자에 기계적인 부하가 증대된다. 그리고 엔진 공회전시에는 발전이 어렵다. 엔진 공회전 시에는 발전전압이 매우 낮다. 따라서 공회전 중 전기장치를 많이 사용할 경우 배터리의 충전이 어렵게되며 방전속도가 빨라진다. 그리고 구조적으로 출력을 증대 시키기 위해서는 크기와 중량이 현저하게 증가한다. 마지막으로 정류자 브러쉬의 마모가 크기 때문에 비교적 자주 수리를 해야하는 단점이 있다. 먼저 직권형 직류 발전기는 전기자와 계자 코일이 직렬로 연결된 형식으로 부하도 이들과 직렬로 연결된다. 이 발전기는 항공기에는 사용하지 않는 발전기이다. 그리고 분권형 직류 발전기가 있는데 이는 전기자와 계자 코일이 병렬로 연결된 형식으로 부하전류는 출력전압을 일정하게 유지할 수 있다. 마지막으로 복권형 직류 발전기는 직권형과 분권형을 동시에 가지는 직류 발전기로서 두 가지 장점을 살려 일반적으로 많이 이용된다. 이 직류 발전기의 보조기기들도 존재한다. 먼저 전압조절기가 있다. 이는 발전기의 출력 전압을 발전기의 회전속도, 부하의 크기 등에 관계 없이 일정한 전압으로 유지하는 역할을 한다. 진동형과 카본 파일형 전압 조절기 중 카본 파일형 전압 조절기가 많이 사용된다.두 번째로 역전류 차단기가 있다. 이는 발전기의 출력전압이 낮을 때에 축전지로부터 발전기로 전류가 역류하는 것을 방지하는 장치이다. 그리고 과전압 방지장치가 있는데 이 장치는 어떤 원인으로 출력 전압이 과도하게 높아 졌을 때 전기기기와 회로를 보호하기위한 장치이다. 마지막으로 계자제어장치는 계자 코일을 보호하기 위하여 전류를 차단시키는 장치이다.다음으로 교류 발전기가 있다. 이 교류 발전기는 전기?에너지를 생산할 때 교류 전력으로 변환하는 장치이다. 회전하는?전자석에 감긴 코일에 직류의 전류를 흘리면?전자기 유도?현상에 의해 고정된 코일에 교류 전류가 발생하는 원리를 이용한다. 원동력이 화력일 때는 회전자로?증기 터빈·가스 터빈 · 내연 기관을, 수력일 때는 수차를 이용한다. 이 교류발전기는 직류 발전기에 비해 장점이 있다. 먼저 기계식 정류장치가 없기 때문에 회전 속도 범위가 넓다. 그리고 엔진 공회전 시에도 발전이 가능하며 출력에 비해 중량이 가볍고 정류자 브러쉬가 없어서 수명이 긴 장점이 있다. 먼저 교류 발전기에는 먼저 단상 교류 발전기가 있다. 이는 하나의 전원과 부하사이를 2개의 선으로 연결한 가장 간단한 구조의 발전기이다. 이 발전기의 단상교류를 조합한 것이 3상 교류 발전기 인데 이 3상 교류 발전기는 단상에 비하여 효율이 우수하고 결선 방식에 따라 전압, 전류에서 이득을 가지며, 높은 전력의 수요를 감당하는데 적합하여 항공기에 많이 사용된다.

공학/기술| 2020.05.22| 6페이지| 1,000원| 조회(215)

전동기, 발동기, 전자전기개론

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항공기 기체 구조 일반에 대해 조사하여 설명하시오.

2020학년도 2학기 과제물과 목 명기체수리과목교수명학 번성 명과 제 명항공기 기체 구조 일반에 대해 조사하여 설명하시오.평가점수제출날짜목차서론-항공기 기체의 구조-본론-기체 구조의 형식-1체구조와 2차구조트러스구조, 세미모노코크 구조페일세이프 구조손상 허용 설계결론 및 참고자료서론항공기 기체는 항공기의 용도와 종류 및 형식 등에 따라 그 형태가 다를 수 있지만, 항공기의 안전 운항을 위한 요구 조건이 충족 될 수 있도록 그 구조와 모양이 이루어져야 한다. 뿐만 아니라, 경제적인 운항을 위해서는 항공기의 구조 무게가 가벼워져야 한다. 항공기의 구조 무게가 가벼워지면 그만큼 더 많은 화물이나 승객을 수용할 수 있다. 또, 전체 무게가 줄어듦으로써 경제적인 동력 장치의 선정이 가능하고, 연료 소모가 감소하는 등 실제로 운항 경비를 줄일 수 있다.따라서, 항공기를 설계하고 제작하는 사람들은 항공기 기체의 무게를 줄이는 연구를 꾸준히 수행해 왔으며, 현재는 첨단 복합 소재를 개발하여 안전하고 가벼운 항공기를 만들고 있다.더욱이, 항공기는 승객과 승무원 및 화물을 수용할 수 있는 공간이 필요하므로 공간 마련이 용이한 구조 형식으로 만들어지고, 비행중 모든 하중을 감당하면서 예기치않은 불의의 하중 상태에서도 그 목적을 달성할 수 있는 안전한 구조형식을 채택하고 있다. 본론에서는 이 기체구조의 기초적인 내용들을 다루어 보겠다.본론항공기 기체의 구조그림 1. 항공기 기체의 구조항공기 기체 구조는 그림과 같이 동체, 날개, 꼬리 날개, 조종면 및 착륙장치 등으로 구성되어 있다. 동체는 항공기의 몸체로서 승무원, 승객 및 화물 등을 수용하는 공간이며, 날개, 꼬리날개, 착륙장치 및 기관등이 부착되는 부분이기도 하다. 이러한 동체는 하중 탑재에 불편함이 없는 공간을 마련할 수 있어야 하며, 항공기의 사용 목적에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. 그러나 어느 경우이든 간에 충분한 공간과 충분한 강도 및 강성을 지니고, 공기 저항을 최소화할 수 있는 기하학적 모양을 유지하여야 한다.날개는 공기와의 상대 운동에 의하여 양력이 발생하는 부분으로, 항공기를 공중에 들어올리는 역할을 한다. 이러한 날개에는 항공기의 운동에 여러 가지 서로 다른 역할을 하는 플랩 등의 고양력 장치, 비행 조종을 위한 도움날개 및 필요할 때에 항력이 발생되도록 하는 스피드 브레이크나 스포일러 등이 부착되며, 동력 장치나 착륙 장치 등이 부착되기도 한다. 또, 날개의 공간은 연료 탱크로 이용되며, 각종 조종 케이블과 유압 장치들이 배열되기도 한다. 이러한 날개는 구조적으로 공기력에 의한 하중을 감당할 수 있고, 동력 장치 및 착륙장치 등의 부착으로 인한 하중은 물론, 각종 고양력 장치나 도움 날개 등이 제 기능을 발휘할 수 있는 충분한 강도와 강성을 지닐 수 있도록 만들어져야 한다.꼬리 날개는 동체의 꼬리부분에 위치하며, 항공기의 조종성과 안정성을 제공하는 구조물이다. 이 꼬리 날개에는 수평 안정판과 수직 안정판이 있으며, 승강키 및 방향키가 부착되어 있다. 꼬리 날개는 비행 중에 항공기의 조종을 위하여 조종면이 작동하므로, 고속에서 높은 공기력을 담당할 수 있는 충분한 강도와 강성을 지닐 수 있도록 설계되어 있다.착륙 장치는 지상에서 항공기를 지지하고, 지상 활주 및 착륙시에 충격 하중을 흡수하는 장치로서, 타이어 ,바퀴, 완충기, 브레이크및 각종 작동 기구 등으로 구성 되어 있다. 이러한 항공기 착륙장치는 각 서브시스템의 구성과 장착성, 작동성 및 그 성능 등이 관력 계통과 적절히 조합되어, 항공기 외부 형상에 대해 최적한 상태의 착륙 장치가 채택되어야 한다.그 밖의 중요한 항공기 기체 구조의 하나인 기관 마운트는 기관을 기체에 장착하는 지지부로서, 기관에서 발생한 추력을 기체에 전달하는 역할을 하며, 기관과 기관의 작동에 관련된 모든 장치는 유선형의 나셀에 의하여 보호되어 있다.기체 구조의 형식항공기 기체 구조의 형식을 하중 담당 정도에 따라 1차구조와 2차구조로 나눈다. 또 구조 부재의 하중 담당형태에 따라 트러스 구조와 세미 모노코크 구조로 나눈다.1차 구조와 2차 구조1차 구조는 항공기 기체의 중요한 하중을 담당하는 구조 부분으로, 날개의 날개보, 리브, 외피, 그리고 동체의 벌크헤드, 세로대, 프레임, 스트링어 등이 이에 속하며, 비행 중 이 부분의 파손은 심각한 결과를 가져오게 하는 구조 부분이다.2차 구조는 비교적 적은 하중을 담당하는 구조 부분으로, 이 분의 파손은 즉시 사고가 일어나기보다는 적절한 조치와 뒤처리 여하에 따라 사고를 방지할 수 있는 구조 부분이다. 2개의 날개보를 가지는 날개의 앞전 부분이 2차구조에 속하며, 이 부분의 파손은 항공 역학적인 성능 저하를 초래하지만, 곧바로 사고와 연결되지 않는다. 그리고 객실의 선반이나 문고리 및 칸막이 등은 구조 부재로 취급하지 않는다.그림 2 : 트러스 구조형 항공기트러스구조트러스 구조란, 그림과 같이 트러스로 이루어진 구조를 말한다. 트러스라고 함은 두 힘 부재들로 구성된 구조로서, 각 부재가 저항할 수 있는 힘은 인장과 압축력 두 힘뿐이다. 이러한 구조 형태를 이루기 위해서는 각 부재를 삼각형으로 구성하고, 부재와 부재는 핀으로 연결하여 접합 부분에서는 굽힘에 저항하지 못하는 구조를 말한다. 그러나 실제 구조물에서는 이러한 이상적인 구조일 수가 없고, 부재와 부재는 용접 및 볼트 등의 체결에 의하여 이루어지고 있다. 트러스 구조는 설계와 제작이 용이하여 초기의 항공기 구조에 많이 이용되었으며, 현재에도 간단한 경항공기에는 쓰이고 있다. 일반적으로, 이 구조의 항공기는 목재나 강관으로 트러스를 구성하고, 그 위에 천 또는 얇은 합판이나 금속판을 외피로 입힌 구조 형식이다. 트러스 구조에서는 항공기에 작용하는 모든 하중을 이 구조의 뼈대를 이루고 있는 트러스가 담당하며, 외피는 항공 역학적 외형을 유지하여 양력 및 항력 등의 공기력을 발생시킨다.트러스 구조는 제작이 쉽지만, 항공기의 원래 목적인 승객 및 화물을 수송할 수 있는 공간마련이 힘들고, 외부를 매끄럽게 유선형으로 만들기가 어려워, 소형 경항공기 외에는 거의 사용되지 않고 있다.세미모노코크 구조트러스 구조의 단점을 해소하 수 있는 구조 형식은 원통 형태로 만들어진 구조인데, 이를 채택하게 되면 항공기 동체에서 공간마련이 매우 용이하고, 넓은 공간을 확보할 수 있다. 이 원통형 구조에 작용하는 모든 하중은 외피가 받아야하는데,이러한 구조를 모노코크 구조라고 한다. 모노코크 구조는 하중을 담당할 골격이 없으므로, 작은 손상에도 전체 구조에 영향을 줄 수 있다. 따라서 작용되는 하중 전체를 외피가 담당하기 위해서는 두꺼운 외피를 사용해야 하지만, 무게가 너무 무거워져서 항공기 기체 구조로는 적합 하지 못하다. 이러한 모노코크 구조의 단점을 보완하기 위하여 모노코크 구조에 뼈대를 이용한 세미모노코크 구조가 고안되었다. 세미모노코크 구조는 하중 담당 부분에 대해 모노코크 구조와는 달리 하중의 일부만 외피가 담당하게 하고, 나머지 하중은 뼈대가 담당하게 하여 기체의 무게를 모노코크 구조에 비해 줄일 수 있어, 현대 항공기의 대부분이 체택하고 있는 구조 형식이다. 모노코크 구조와 세미모노코크 구조를 응력 외피 구조라고 한다.페일세이프구조기체의 어떤 특정한 구조물의 요소가 일정 수명 동안 손상이 발생하지 않도록 각 구조물의 필요 강도를 결정하여 설계한다. 그리고 항공기는 비행 중 구조 역학적 사고가 발생하면 예외 없이 대형 사고를 초래하게 된다. 따라서 항공기 구조는 파손의 징후가 나타날 때부터 파괴에 이르기까지 시간적 여유를 주어 비상조치를 취할 수 있도록 해야 한다. 그러므로 항공기 기체는 여러 개의 구조 요소로 결합되어, 하나의 구조 요소가 파괴되더라도 나머지 구조 요소가 그 기능을 담당해 줄 수 있는 페일세이프 구조 형식이 항공기 기체에 채택되고 있다. 페일세이프 구조는 그 구조의 일부분이 피로로 파괴되거나 파손되더라도, 나머지구조가 작용하는 하중에 견딜 수 있도록 함으로써 치명적인 파괴나 과도한 변형을 방지할 수 있도록 설계되어 있다. 이 구조 형식의 종류에는 다경로 하중구조, 이중구조, 대치구조 및 하중 경감구조 등이 있다. 다경로 하중구조는 여러 개의 부재를 통하여 하중이 전달되도록 하는 구조로서, 어느 하나의 부재의 손상이 다른 부재에 영향을 끼치지 않고, 비록 한 부재가 파손되더라도 요구하는 하중을 다른 부재가 담당할 수 있도록 되어있다. 이중구조는 2개의 작은 부재에 의하여 하나의 몸체를 이루게 함으로써 동일한 강도를 가지게 하며, 어느 부분의 손상이 부재 전체의 파손에 이르는것을 예방할 수 있도록 하는 구조형식이다. 대치구조는 부재가 파손되었을 때를 대비하여 예비적인 대치 부재를 삽입시켜 구조의 안정성을 도모하고자 하는 구조 형식이다. 동시에 이 예비부재는 평소에는 다른 기능을 동시에 수행할 수 있도록 설계되는 경우가 많다.

공학/기술| 2020.05.22| 7페이지| 1,000원| 조회(281)

항공기, 기체수리, 기체구조 일반

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