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1950년대 초부터,유리섬유 강화 복합재료이러한 소재는 페어링이나 점검 해치와 같은 헬리콥터 기체의 비하중 지지 부품에 사용되었지만, 그 적용 범위는 상당히 제한적이었습니다.

헬리콥터용 복합재료 분야의 획기적인 발전은 1960년대 유리섬유 강화 복합재 로터 블레이드의 개발 성공과 함께 이루어졌습니다. 이는 우수한 피로 강도, 다중 경로 하중 전달, 느린 균열 전파 특성, 그리고 간단한 압축 성형 공정 등 복합재료의 탁월한 장점을 입증했으며, 이러한 장점들은 로터 블레이드 응용 분야에서 충분히 활용되었습니다. 섬유 강화 복합재의 고유한 약점인 낮은 층간 전단 강도와 환경 요인에 대한 민감성은 로터 블레이드 설계나 적용에 부정적인 영향을 미치지 않았습니다.

금속 블레이드의 일반적인 수명은 2,000시간을 넘지 않지만, 복합재 블레이드는 6,000시간 이상, 잠재적으로는 무기한까지 수명을 연장하고 상태 기반 유지보수를 가능하게 합니다. 이는 헬리콥터의 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 블레이드의 전체 수명 주기 비용을 크게 절감하여 상당한 경제적 이점을 제공합니다. 복합재의 간단하고 조작이 용이한 압축 성형 및 경화 공정은 강도, 강성(감쇠 특성 포함)을 맞춤 설정할 수 있는 능력과 결합되어 로터 블레이드 설계에서 보다 효과적인 공기역학적 형상 개선 및 최적화는 물론 로터 구조 역학 최적화를 가능하게 합니다. 1970년대 이후 새로운 에어포이드에 대한 연구는 일련의 고성능 헬리콥터 블레이드 형상을 탄생시켰습니다. 이러한 새로운 에어포이드는 대칭형에서 완전 곡선형 비대칭형 설계로의 전환을 특징으로 하며, 최대 양력 계수와 임계 마하수를 크게 증가시키고 항력 계수를 감소시키며 모멘트 계수의 변화를 최소화합니다. 로터 블레이드 끝단 형상의 개선 – 직사각형에서 후퇴형 테이퍼형 끝단, 포물선형 후퇴형 곡선 끝단으로; 더욱 발전된 얇은 스윕형 BERP 팁은 공기역학적 하중 분포, 와류 간섭, 진동 및 소음 특성을 크게 향상시켜 로터 효율을 높입니다.

더욱이, 설계자들은 로터 블레이드의 공기역학과 구조 역학에 대한 다분야 통합 최적화를 구현하여, 복합 재료 최적화와 로터 설계 최적화를 결합함으로써 블레이드 성능 향상과 진동/소음 감소를 달성했습니다. 그 결과, 1970년대 후반에는 거의 모든 신형 헬리콥터에 복합재 블레이드가 채택되었으며, 기존 금속 블레이드 모델을 복합재 블레이드로 개조하는 것 또한 매우 효과적인 결과를 가져왔습니다.

헬리콥터 기체 구조에 복합 재료를 채택하는 주요 고려 사항은 다음과 같습니다. 헬리콥터 외부의 복잡한 곡면과 상대적으로 낮은 구조적 하중으로 인해 복합 재료 제작이 적합하며, 이는 구조적 손상 허용 오차를 향상시키고 안전하고 신뢰할 수 있는 운용을 보장합니다. 또한, 다목적 및 공격 헬리콥터 모두에서 기체 구조의 경량화가 요구되며, 충돌 흡수 구조 및 스텔스 설계에 대한 요구 사항도 있습니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 미 육군 항공 응용 기술 연구소(AATI)는 1979년에 첨단 복합 기체 프로그램(ACAP)을 설립했습니다. 1980년대 시코르스키 S-75, 벨 D292, 보잉 360, 그리고 유럽의 MBB BK-117과 같은 전복합체 기체를 장착한 헬리콥터들이 시험 비행을 시작한 시점부터, 2016년 벨 헬리콥터가 V-280의 복합 날개와 동체를 성공적으로 통합하기까지, 전복합체 기체 헬리콥터 개발은 상당한 진전을 이루었습니다. 알루미늄 합금 기준 항공기와 비교했을 때, 복합재 기체는 기체 무게, 생산 비용, 신뢰성 및 유지보수성 측면에서 상당한 이점을 제공하며, 표 1-3에 명시된 ACAP 프로그램 목표를 충족합니다. 따라서 전문가들은 알루미늄 기체를 복합재 구조로 대체하는 것이 1940년대 목재-천 기체에서 금속 구조로의 전환에 비견될 만한 중요한 의미를 지닌다고 주장합니다.

당연히 기체 구조에 사용되는 복합 재료의 비율은 헬리콥터 설계 사양(성능 지표)과 밀접하게 관련되어 있습니다. 현재 중형 및 대형 공격 헬리콥터의 기체 구조 무게 중 복합 재료가 차지하는 비율은 30~50%이며, 군용/민간 수송 헬리콥터는 그 비율이 70~80%에 달합니다. 복합 재료는 주로 꼬리 날개, 수직 안정판, 수평 안정판과 같은 동체 부품에 사용됩니다. 이는 무게 감소와 덕트형 수직 안정판과 같은 복잡한 표면을 쉽게 성형할 수 있다는 두 가지 목적을 달성하기 위함입니다. 충돌 흡수 구조물에도 무게 절감을 위해 복합 재료가 사용됩니다. 그러나 구조가 단순하고 하중이 적으며 동체 벽이 얇은 경량 및 소형 헬리콥터의 경우, 복합 재료 사용이 반드시 비용 효율적인 것은 아닙니다.