항공기 트러스구조 (Truss Structure)
: Pratt Truss / Warren Truss
"트러스(Truss)"의 유래
꾸러미, 묶다 등의 의미를 가진 중세영어(trusse)와 프랑스어(trousse)에서 유래되었습니다.
"트러스 구조(Truss Structure)"란?
직선, 직사각형 모양의 강재나 목재를 재료로 삼각형 또는 오각형의 구조로 지붕/다리/항공기 뼈대를 만드는 구조물로서 사용되고 있습니다.
건축 분야에서는 위의 그림과 같이 더 다양한 트러스 구조가 사용되지만,
항공분야에서는 프랫 트러스(PRATT TRUSS)와 워런 트러스(WARREN TRUSS)가 사용되고 있습니다.
초기의 항공기는 나무와 금속을 이용한 트러스구조를 많이 사용했으며
지금도 여전히 가벼운 경비행기 분야에서는 트러스구조를 많이 사용하고 있습니다.
트러스 구조의 하중 전달
트러스 구조에서, 각 자재는 축력(인장/압축)만 받게 되고, 전단력은 받지 않습니다.
트러스 구조는 위에서 아래로 힘을 받을 때, 힘의 분산으로 인해 적은 힘으로 큰 힘을 버틸 수 있습니다.
-트러스 구조(골격, 목재 or 금속) : 하중 담당
-외피(천, 합판, 금속판) : 형상 유지, 공기력을 트러스에 전달
트러스 구조의 장점
1. 설계와 제작이 용이하다.
2. 제작 비용이 상대적으로 저렴하다.
3. 구조가 간단하다.
4. 쉽게 변형이 일어나지 않고, 안정된 구조를 유지할 수 있다.
5. 동등한 중량을 가진 구조물과 비교 시 강성이 우수하며 중량을 효과적으로 줄일 수 있다.
트러스 구조의 단점
1. 내부 공간이 상대적으로 좁다.
2. 트러스 구조의 골격 구조상, 유선형의 모양을 가지기 어렵다.
아래 2가지 트러스 구조를 설명함에 있어 수평재/수직재/경사재 라는 용어를 사용하며 말 그대로 수평, 수직, 그리고 대각선으로 경사를 지고 있는 부재입니다.
프랫 트러스(Pratt Truss)
초창기에 사용된 구조이며, 나무로 시작하여 금속으로도 항공기를 제작했습니다.
수평재로 박스 구조의 세로대(Longeron)와 수직재로 구성됩니다.
프랫 트러스는 경사재의 방향이 중심부의 하단을 향하는 구조를 가지고 있습니다.
프랫 트러스 장점
1. 경사재가 인장력을, 상대적으로 짧은 수직재가 압축력을 받는 구조이다.
2. 간단한 구조이다.
프랫 트러스 단점
1. 상대적으로 무겁다. (수직재가 있음)
2. 유선형으로 만들기 어렵다.
3. 수직한 방향의 하중이 아니라면, 장점이 될 수 없는 구조이다.
워런 트러스(Warren Truss)
워런트러스는 수직재 없이, 경사재와 뼈대 Longeron으로 구성됩니다.
따라서 위와 같은 구조를 가지게 됩니다.
워런 트러스 장점
1. 수직재가 없어 Pratt Truss 보다 여유공간이 많다.
2. Pratt Truss 에 비해 유선형의 모양을 가질 수 있다.
Warren Truss는 현대의 항공기 구조에도 보다 많이 접근한 트러스 구조입니다.
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