알루미늄이 기체를 운반하는 이유
상업용 기체는 여전히 질량 기준으로 알루미늄이 대부분입니다. 그 이유는 하나의 특성이 아니라 입방 센티미터당 약 2.7g의 밀도, 더 높은 강도의 템퍼에서 400MPa 이상의 인장 강도, 하중 스펙트럼을 이해할 때 우수한 피로 저항, 그리고 수십 년간의 성형, 가공 및 리벳팅 경험을 보유한 제조 기반이 결합된 것입니다. 복합재 구조가 기본 구조에서 점점 더 많은 비중을 차지하고 있지만, 알루미늄은 강화된 금속 패널이 효율적이고 손상을 견딜 수 있는 동체 외판, 스트링거, 프레임, 리브 및 대부분의 날개 구조를 계속해서 지배하고 있습니다.
주요 기체 합금 계열
| 합금 | 가족 | 전형적인 성격 | 기체 역할 |
|---|---|---|---|
| 2024 | Al-Cu-Mg | T3, T351, T42 | 동체 피부와 장력-지배 구조 |
| 7075 | Al-Zn-Mg-Cu | T6, T73, T7351 | 윙 스파, 피팅, 고강도 부재 |
| 7050 | Al-Zn-Mg-Cu | T7451 | 깊이 있는 인성이 중요한 두꺼운 단면 |
| 2219 | Al-Cu-Mn | T81, T87 | 고온 및 용접 가능한 구조 |
| 6061 | Al-Mg-Si | T6, T651 | 보조 구조물, 브래킷, 부속품 |
이러한 등급의 구성 및 특성 제한은 시트 및 판재에 대한 ASTM B209에 게시되어 있으며, 위에 명명된 템퍼에서 각각 약 470MPa 및 570MPa의 최소 인장 강도로 2024 및 7075가 일반적으로 인용됩니다. 테이블 전체에서 -절충점은 항상 인성과 내부식성에 대한 강도입니다. T6의 7075가 그룹 중 가장 강한 반면, T73 및 T7451 과도하게 숙성된 템퍼는 응력 부식 균열에 대한 저항성을 향상하고 파괴 인성을 높이기 위해 일부 강도를 희생합니다.
온도, 고도 및 극저온 동작
순항 조건에서는 기체가 저온 및 저압에 위치하며 알루미늄은 이 두 가지를 모두 잘 처리합니다. 이러한 합금의 열팽창 계수는 섭씨 1도당 약 2,300만분의 1이며, 이는 제한 요소가 아닌 조립 및 씰 설계에서 잘 특성화되고 설명됩니다. 알루미늄 합금은 극저온에서 유용한 인성을 유지하므로 오랫동안 극저온 탱크에 사용되어 왔습니다. 미터당 120~190와트-켈빈 범위의 열 전도성은 뜨거운 영역에서 주변 구조물로 열을 분산시키는 데 도움이 됩니다. 기체에서 절감된 무게는 연료 소모로 직접 변환되므로 구조에서 제거된 모든 킬로그램은 항공기 수명 동안 복합적인 이점을 갖습니다.
엔진, 열 및 재료 대체
알루미늄은 고온 재료가 아닙니다. 대략 섭씨 120~150도 이상에서는 강도가 떨어지기 시작하며, 일반적인 합금의 녹는점은 섭씨 660도에 가깝습니다. 따라서 엔진 설치에서 알루미늄은 콜드 엔드(단조 형태의 팬 블레이드, 압축기 케이싱, 기어박스 하우징 및 액세서리 마운트)에 나타나고 핫 섹션에는 니켈 및 티타늄 합금이 사용됩니다. 알루미늄 처리된 열 블랭킷과 반사 포일은 나셀과 보조 동력 장치 주변에 사용되어 알루미늄 구조에 도달하는 복사열을 줄이고 열 차폐는 금속의 강도보다는 금속의 반사율과 전도성을 사용합니다.
피로, 합류 및 수명 종료-회복-
피로 설계는 대부분의 기체 세부 작업을 좌우합니다. 하중 스펙트럼이 정의되고, 패스너 구멍의 응력 집중이 냉간 가공 및 억지 끼워 맞춤으로 제어되며, 검사 간격은 단순한 내구성 한계가 아닌 균열 성장 데이터를 기준으로 설정됩니다. 리벳팅과 볼트팅은 고강도 시효 경화 합금에서 용접으로 인해 생성되는 열{2}}영향부를 피하기 때문에 알루미늄 구조의 주요 접합 방법으로 남아 있습니다. 수명이 끝나면 기체가 분해되고 알루미늄 부분이 분리되어 재용해됩니다. 알루미늄 합금은 재용해 시에도 합금 가치를 유지하므로 회수된 기체 금속은 분리 방식에 따라 2차 합금 및 새로운 가공 제품으로 다시 공급됩니다.
자주 묻는 질문
Q:7075를 동체 스킨에 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?
A: 7075는 더 강하지만 T6 조건에서 인성이 낮고 응력 부식에 대한 저항성이 낮습니다. 따라서 스킨은 일반적으로 손상 내성이 더 나은 2024형 합금으로 만들어집니다.
Q:T73 성격은 어떻게 바뀌나요?
A: 7xxx 합금에 적용되는 과시효 처리로 강도는 약간 감소하지만 응력 부식 균열에 대한 저항성이 크게 향상되고 파괴 인성이 향상됩니다.
Q:알루미늄 기체는 재활용이 가능한가요?
답: 그렇습니다. 알루미늄은 재용해 시 합금 함량을 유지하며, 해체된 기체는 코팅과 혼합 재료가 분리되면 고가치 스크랩의 원인으로 인식됩니다.
Q:기체 알루미늄을 리벳 대신 용접할 수 있나요?
답변: 2219와 같은 일부 용접 가능 등급은 용접으로 결합되지만 고강도 시효 경화 스킨은 일반적으로 용접으로 인해 열 영향 영역이 저하되기 때문에 리벳으로 고정됩니다-.
Q:알루미늄이 저온 순항 온도를 그토록 잘 견디는 이유는 무엇입니까?
A: 이러한 합금은 저온에서 강도와 인성을 유지하며 열팽창 특성이 잘 알려져 있으므로 냉간 흡수는 재료 제한이 아닌 설계 입력입니다.
Q:엔진 응용 분야에서 알루미늄을 제한하는 것은 무엇입니까?
A: 서비스 온도. 섭씨 150도 이상에서는 강도가 떨어지므로 알루미늄은 엔진의 차가운 부분과 기체 구조에만 국한됩니다.