등방성 금속 평판 구조의 좌굴 경계 고정성 및 좌굴강도 해석 기준 연구 = Evaluation of Buckling Edge Fixity and Buckling Strength Analysis Criteria for Isotropic Metallic Plate Structures

국문 초록 (Abstract)

항공기 기체 구조의 경량화는 연료 효율 향상과 운항 성능 최적화를 위해 가장 중요한 설계 목표 중 하나이다. 특히, 미래 항공 모빌리티(Advanced Air Mobility, AAM)와 같은 경량 구조 기반의 항공체계에서는 얇은 외피 패널을 적용함에 따라 좌굴강도 확보가 필수적이다. 그러나 일반적인 설계 단계에서는 주변 구조물의 체결 형태나 실제 경계조건을 충분히 반영하지 못해, 보수적인 설계로 인한 중량 증가가 발생한다. 본 연구에서는 상세 유한요소해석(FEM)을 기반으로 기체 패널 주변의 체결 조건에 따른 좌굴 경계 고정성(Edge Fixity)을 정량적으로 평가하였다. 이를 통해 실제 체결 환경을 반영한 합리적인 좌굴 경계조건을 도출하였으며, 해당 결과를 바탕으로 경량화 설계에 적용 가능한 좌굴 해석 절차를 제시하였다. 본 연구의 결과는 항공기 기체구조의 설계 단계에서, 현실적인 경계조건을 반영한 좌굴 해석 기준 정립과 효율적 경량화 설계 지침 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Lightweight airframe design is crucial for enhancing fuel efficiency and overall performance. In emerging systems like Advanced Air Mobility (AAM), where thin skin panels are prevalent, ensuring adequate buckling strength is particularly vital. However, traditional design approaches often neglect the actual boundary conditions and fastener configurations of surrounding structures, leading to conservative designs and unnecessary weight increases. This study quantitatively evaluates the buckling edge fixity of aircraft panels using detailed finite element analysis (FEM), explicitly considering realistic fastening conditions. Based on these results, we derived practical buckling boundary conditions and proposed a buckling analysis procedure suitable for lightweight design. The findings of this work are expected to support the development of more accurate buckling analysis criteria and provide effective guidelines for weight-optimized aircraft structural design.