에어버스 A350 XWB 의 형식 인증(Type Certification)을 위해 항공기에 탑재한 HBM 스트레인 게이지

에어버스 사는 와이드 바디 항공기인 A350 XWB를 통해 연료 절감과 친환경의 새로운 기준을 제시하고 있습니다.

날개 끝에 있는 조립체는 윙릿(winglet)과 윙팁(wing tip)으로 이루어져 있고, 속도를 높이고 날개에 유도된 항력(drag)를 줄임으로써 연료 소모량을 줄이는 중요한 역할을 합니다.

윙팁과 윙릿 조립체는 모두 FACC AG 사가 제작합니다. 에어버스 사에 경량 구성품을 공급하는 이 오스트리아 회사는 신형 항공기의 필수 구조 부품을 공급할 뿐만 아니라, 정적(static) 및 동적(dynamic) 재하 시험을 통해 항공기의 형식 인증에 필요한 절차도 수행하고 있습니다.

유니크한 문제에 직면한 엔지니어들

엔지니어들은 윙릿/윙팁 구성품 자체뿐만 아니라 항공기의 메인 윙 박스(main wing box)에 대한 연결도 시험하는 등 독특한 문제에 직면하였습니다. 이 시험을 위해 특별히 강성(stiffness) 및 연결 개념이 동일한 모형 윙 박스(dummy wing box)를 개발하였습니다.

이에 추가하여, FACC AG의 자회사인 CoLT Prüf und Test GmbH사는 윙릿 조립체와 모형 윙 박스를 시험하기 위해 유일무이할지 모를 시험 장치를 제작했습니다.

이 장치를 통해, 길이가 8미터이고 합성섬유로 된 시편의 표적(targeted) 3차원 변형을 동시에 개시할 수 있었습니다. HBM Test and Measurement(HBM)의 장비도 항공기에 실었습니다. CoLT사는 HBM가 제공한 스트레인 게이지에 의존하여 정적 시험과 피로 시험 측정 결과를 검증하고 있습니다.

 

 

Facts & Figures

  • Dimensions of the winglet test stand: 15 meters long, 10 meters high, 8 meters wide
  • Weight of the test stand: 125 tons
  • More than 550 strain gauges used

전례 없는 윙릿 시험 규모

CoLT사가 A350 XWB 윙릿/윙팁에 대한 레벨 3 풀 스케일 시험을 위해 제작한 시험 장치는 무게 125톤 이상, 길이 15미터, 높이 10미터, 폭 8미터에 이릅니다. 각각 유압 실린더 3개가 달린 5개의 요크(yoke)를 사용함으로써 시편에 정확하게 통제된 동시적인 하중을 가할 수 있습니다. 처음으로 실제와 같은 조건에서 길이 8미터가 넘는 부재(element)에 정적, 동적 연속 및 피크 하중을 가하고 구조물의 상태를 모니터링할 수 있었습니다.

HBM 덕분에 측정 결과를 검증

CoLT의 시험 팀은 시험과 검증을 위해 HBM의 측정 기술에 의존하고 있습니다. 최선의 측정 결과를 얻기 위해 HBM의 스트레인 게이지만 시험 장치로 사용하였습니다. 에어버스 A350-900 윙릿 윙팁 풀 스케일 인증 프로그램에서는 쉽고 간편하게 배치할 수 있는 HBM의 스트레인 게이지를 550개 이상 사용하였습니다. 주요 스트레스 방향을 모를 때 두 축(biaxial)의 스트레스 상태 분석을 위해 사용한 307개의 스트레인 게이지 로제트 1 RY91-6/120과 한 방향의 스트레인을 측정하기 위해 사용한 257개의 선형(linear) 스트레인 게이지 1-LY41-6/120 등이 사용되었습니다.

엔지니어들의 임무: 에어버스의 신형 항공기의 형식 인증을 위해 필요한 FEM 계산 결과를 검증합니다. 이 시험에서 HBM의 구성품을 통해 시험 엔지니어들은 긍정적인 경험하였습니다. 어려운 시험 조건에서도 그들은 예상된 정확한 측정치를 제공하였고, 이로써 구성품 거동의 상호의존성 계산 결과를 확인시켜 주었습니다. 형식 인증을 위한 중요한 단계를 완료한 것입니다.