충격 환경을 고려한 항공전자장비의 등가정적해석 타당성 연구

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확장요약문

항공기에 탑재되는 항공전자장비는 기체의 운용 조건에 따라 가속도, 진동, 충격 등 가혹한 구조적 하중에 노출된다. 특히 갑작스럽게 가해지는 힘이나 과도응답을 초래하는 충격에 의한 구조적 안전성 분석은 필수적이다. 전통적으로 과도응답해석(Transient Response Analysis)은 충격 환경의 동적 거동을 모사할 수 있으나, 과도한 연산 시간과 복잡한 모델링으로 인해 설계 단계에서 반복적인 피드백을 신속히 수행하기 어렵다는 한계가 있다.

본 연구에서는 충격 응답 스펙트럼(Shock Response Spectrum, SRS)이론에 기반하여, 미 군사 규격의 충격 프로파일을 등가 정적 가속도로 치환하여 구조해석 프로세스를 효율화하는 기법의 타당성을 검증하였다.

MIL-STD-810H 규격의 톱니파 파형의 충격 응답 스펙트럼을 분석하여 주성분 주파수를 도출하였다. 이후, 모달 해석을 통해 장비의 고유진동수를 확인하여 동적확대계수(Dynamic Load Factor, DLF)를 계산한 결과 정적 거동 영역임을 확인하여 등가 정적 해석이 타당함을 수식적으로 확인하였다. 이를 바탕으로 과도해석과 등가 정적 가속도를 반영한 정적 가속도 해석을 수행한 결과 최소 안전율(Margin of Safety) 3.1로 구조적인 안전성을 확인하였다. 또한 충격시험을 수행하여 장비의 정상 동작 여부 및 기계적 확인을 통해 안전성을 확인하였다.